Cristal do tempo de nanopartículas abre caminho para computação analógica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/02/2021

Como são ondas magnéticas, essas quasipartículas não dissipam energia, o que significa que os processadores não esquentam.
[Imagem: Nick Träger et al. - 10.1103/PhysRevLett.126.057201]

Mágnons

Os estranhíssimos e promissores cristais do tempo ficaram ainda mais versáteis.

Acontece que eles podem ser construídos até mesmo com quasipartículas, descobriram Nick Trager e colegas do Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, na Alemanha.

Isso significa que esses cristais poderão ser ainda mais úteis em tecnologias de fronteira na área da ciência da computação, incluindo a spintrônica, computação quântica e formas emergentes de computação analógica.

Trager construiu um cristal do tempo usando mágnons, que são energizações coletivas dos spins dos elétrons que se comportam como se fossem partículas. Como o spin é descrito como um momento magnético, essas ondas de spin espalham-se por materiais magnéticos. Em comparação com o movimento dos elétrons, esse deslocamento magnético virtualmente não dissipa energia.

Além disso, em comparação com as ondas eletromagnéticas, os mágnons são caracterizados por propriedades únicas que os tornam ideais para o desenvolvimento de sistemas de computação analógicos, já que sua natureza de onda faz com que eles variem continuamente.

É por isso que os físicos já falam em uma nova área da tecnologia de computação, denominada magnônica, que promete processadores 1.000 vezes mais rápidos e que não esquentam.

As quasipartículas são manipuladas facilmente com ondas de rádio.
[Imagem: Nick Träger et al. - 10.1103/PhysRevLett.126.057201]

Cristal do tempo de mágnons

Assim como um cristal qualquer é definido por um padrão de átomos que se organizam em uma estrutura que se repete no espaço, um cristal espaço-temporal possui uma estrutura variável que se repete no tempo.

Träger e seus colegas criaram seu cristal de espaço-tempo aplicando um campo de radiofrequência a uma fita micrométrica de liga de níquel-ferro a temperatura ambiente.

O campo de radiofrequência induziu a formação de mágnons que formaram um padrão espacial dinâmico, que os pesquisadores comparam a um arranjo de bolas em uma mesa de bilhar, mas com uma diferença crucial - enquanto as bolas de bilhar se espalham pela mesa devido à tacada, os mágnons se espalham mas retornam automática e repetidamente ao seu estado coletivo inicial.

Os mágnons se espalham pela fita magnética de forma semelhante à que faria, por exemplo, um elétron em um cristal convencional. Só que esse processo de espalhamento produz mágnons "derivados", de frequência mais baixa, e esses comprimentos de onda ultracurtos podem ser ajustados mudando os parâmetros do campo de radiofrequência inicial.

Essa capacidade de reconfigurar facilmente o cristal do tempo, juntamente com sua operação em temperatura ambiente, tornam esse novo dispositivo uma plataforma perfeita para o desenvolvimento da magnônica, a tecnologia da informação baseada em mágnons.

Mais tópicos