Des chercheurs du département de physique de l'université de Göteborg ont enfin trouvé le secret pour synchroniser un nombre illimité d'oscillateurs spintroniques. De tels dispositifs sont très prometteurs pour les futures applications nécessitant une fonctionnalité à large bande.

Malheureusement, de tels oscillateurs micro-ondes à l'échelle nanométrique souffrent d'une puissance insupportablement faible et d'un bruit de phase élevé. Il est généralement admis que l'une des manières les plus intéressantes de résoudre ce problème est de synchroniser un grand nombre de ces oscillateurs nanoscopiques afin de limiter l'influence néfaste de l'énergie thermique.

La synchronisation de deux de ces oscillateurs a été publiée pour la première fois en 2005. Cependant, en 2013, le nombre d'oscillateurs synchronisés n'avait augmenté qu'à quatre oscillateurs basse fréquence et trois oscillateurs hyperfréquences. Par ailleurs, le couplage était difficile à contrôler de manière reproductible.

Le doctorant Afshin Houshang et son superviseur Dr Randy Dumas dans l'équipe du professeur Johan Åkerman ont maintenant réussi à démontrer qu'il est possible de créer et d'utiliser des faisceaux focalisés d'ondes de spin pour (i) synchroniser des oscillateurs sur des distances beaucoup plus grandes que celles montrées précédemment et (ii ) synchronisent de manière robuste un nombre record d'oscillateurs.

Dans leur article, Publié dans Nature Nanotechnologie , ils synchronisent cinq oscillateurs et démontrent l'amélioration résultante de la qualité de l'oscillateur.

"Parce que nous savons maintenant contrôler la propagation des ondes de spin, il n'y a vraiment aucune limite au nombre d'oscillateurs que nous pouvons maintenant synchroniser, " a déclaré Randy Dumas, qui voit un grand potentiel dans plusieurs domaines de recherche.

Étant donné que la direction du faisceau d'ondes de spin peut également être adaptée via un courant électrique à travers l'oscillateur et via un champ magnétique externe, les résultats auront également un impact majeur dans le domaine en plein essor de l'électronique basée sur les ondes de spin, appelés magnoniques. En changeant la direction du faisceau, on peut choisir quels oscillateurs se synchroniser et ainsi contrôler le flux d'informations dans les circuits magnétiques d'une manière qui n'était pas possible auparavant.

Les résultats ouvrent également de nouvelles opportunités pour des études fondamentales de réseaux d'oscillateurs fortement non linéaires où un réseau d'une centaine de ces oscillateurs dans différentes architectures géométriques peut être contrôlé de l'extérieur et étudié en détail.

"Nous espérons utiliser ces composants et des composants similaires pour des calculs neuromorphiques extrêmement rapides basés sur des réseaux d'oscillateurs, " explique Randy.