Que ce soit un téléphone intelligent, ordinateur ou appareil de dialyse - il n'y a pas d'appareil électronique sans puces et leurs composants électroniques à l'intérieur. Les éléments de circuit individuels sont donc souvent câblés en utilisant des constructions en pont tridimensionnelles. Actuellement, les physiciens de la Technische Universität Kaiserslautern (TUK) travaillent sur une variante plus efficace, où des quasiparticules spécifiques nommées magnons au lieu d'électrons sont utilisées. Ils ont montré pour la première fois, dans un modèle initial, qu'un flux de courant magnon est possible dans un circuit magnon intégré, auquel cas les composants ne sont connectés que dans deux dimensions. Ces enquêtes ont été publiées dans Avancées scientifiques .

Une révolution technique est venue lorsque l'ingénieur américain Jack Kilby a développé le circuit intégré dans les années 1960. Initialement assemblé dans une calculatrice de poche. "Ces circuits ont ensuite préparé le terrain pour l'électronique grand public d'aujourd'hui, " déclare le professeur agrégé Andrii Chumak.

Dans l'étude actuelle, l'auteur principal Qi Wang a travaillé sur une nouvelle génération de circuits. "L'information peut être transportée sous forme de moment cinétique intrinsèque, " dit Chumak. " Ces particules quantiques sont des magnons. "

Ils peuvent transporter beaucoup plus d'informations que les électrons et nécessitent beaucoup moins d'énergie, ainsi que produire moins de chaleur gaspillée. Cela les rend assez intéressants, par exemple pour des ordinateurs plus rapides et plus efficaces, notamment dans les applications mobiles.

Dans l'étude maintenant publiée, les scientifiques ont pour la première fois décrit le circuit intégré magnon dans lequel l'information est transportée par ces particules. Dans ce cas, des conducteurs et des croisements de lignes relient les différents éléments de commutation, comme dans le cas des circuits électroniques. Les chercheurs ont développé une telle jonction pour les magnons dans leurs simulations. "Nous avons inclus ce phénomène dans nos calculs, ce qui est déjà bien connu en physique, et sera mis en application pour la première fois en magnonique, " dit Qi Wang. " Lorsque deux conducteurs magnon sont placés étroitement ensemble, les ondes communiquent entre elles jusqu'à un certain point. Cela signifie que l'énergie des ondes sera transférée d'un conducteur à l'autre. » Cela a été utilisé dans les applications optiques pendant un certain temps.

L'équipe dirigée par Chumak a exploité cette méthode pour le câblage d'éléments de circuit sur une puce magnénique d'une manière inédite. Notamment, ils peuvent être utilisés pour des jonctions sans aucune construction de pont tridimensionnel. Ceci est nécessaire en électronique classique pour garantir la circulation des électrons entre plusieurs éléments. « Dans nos circuits, nous utilisons des liaisons bidimensionnelles dans lesquelles il suffit de placer les conducteurs magnon suffisamment près les uns des autres, " explique Qi Wang. Ce point de connexion est appelé coupleur directionnel. Les chercheurs ont maintenant l'intention de mettre en place le premier circuit magnénique à l'aide de ce modèle.

Ces nouveaux circuits pourraient contribuer de manière significative à économiser du matériel et, donc, Coût. En outre, la taille des composants simulés est dans le régime nanométrique, ce qui est comparable aux composants électroniques modernes ; cependant, la densité d'information à l'aide de magnons est nettement plus importante.