国家标准与技术研究所 这位艺术家的概念显示了马格农的“开放”和“封闭”状态之间的区别
激发顶部电子的磁性自旋(红色箭头)会发出一波自旋变化，通过链向下传播，产生一个可以在底部读出的电压
在左边，材料YIG和Py(两个厚的蓝色层)中自旋的净方向指向相同的方向(大的蓝色箭头)，并且波通过电子链保持大，代表开放状态
但在右边，YIG和Py中的净自旋指向相反的方向，减小了YIG中的波的振幅，并指示一个闭合状态
信用:N
Hanacek / NIST 国家标准与技术研究所(NIST)和麻省理工学院(麻省理工学院)的科学家展示了一种在计算机处理芯片中制造开关的潜在新方法，使它们能够使用更少的能量和辐射更少的热量
该团队开发了一种控制磁振子的实用技术，磁振子本质上是通过磁性材料传播的波，可以携带信息
使用磁振子进行信息处理需要一种开关机制，该机制可以控制磁振子信号通过设备的传输
虽然其他实验室已经创造了携带和控制磁振子的系统，但该团队的方法带来了两个重要的第一:它的元素可以建立在硅上，而不是像其他方法所要求的那样，建立在奇异而昂贵的衬底上
它还可以在室温下高效运行，而不需要冷藏
由于这些和其他原因，这种新方法可能更容易被计算机制造商采用
NCNR NIST中子研究中心的物理学家帕特里克·库特曼说:“这是一个可以为新一代高效计算机技术铺平道路的构件。”
“其他研究小组已经在与计算机芯片结合不好的材料中创造并控制了磁振子，而我们的是建立在硅上的
这对工业来说更可行
" 磁振子，也被称为自旋波，将利用电子自旋的特性来传递信息
计算机芯片变得如此热的一个原因是，在传统电路中，电子从一个地方移动到另一个地方，它们的移动产生热量
然而，磁振子在一长串电子中运动，而这些电子本身并不需要移动
相反，每个电子的自旋方向——有点像穿过自旋陀螺轴的箭头——会磁性地影响下一个电子的自旋方向
调整第一个电子的自旋会发出一波自旋变化，沿着弦向下传播
因为电子本身不会移动，所以产生的热量会少得多
因为电子弦从一个地方延伸到另一个地方，磁振子在弦上传播时可以携带信息
在基于磁振子技术的芯片中，更大和更小的波高(振幅)可以代表1和0
由于波高可以逐渐变化，磁振子可以代表1到0之间的值，这使它比传统的数字开关具有更大的能力
虽然这些优势使得基于磁振子的信息处理在理论上成为一个诱人的想法，但迄今为止，大多数成功的结构都是建立在钆镓石榴石基底上的多层薄膜内，而不是制造商业芯片的硅上
这种“GGG”材料的大规模生产将极其昂贵
“这是一个展示基本原理的有趣的物理游戏，”库特曼说，“但对于工业规模的生产来说并不实用。”
" 然而，麻省理工学院的范亚斌和他的同事使用了一种创造性的工程方法，在硅基底上铺设薄膜
他们的目标是在计算机行业长期以来习惯使用的材料上建立他们的系统，从而允许磁振子与传统的计算机技术接口
最初，他们的多层创造并不像预期的那样运行，但是NCNR的科学家使用了一种叫做中子反射计的技术来探索设备内的磁性行为
中子揭示了两个薄膜层之间意想不到但有利的相互作用:根据施加的磁场量，这些材料以不同的方式排列，可以代表开关的“开”或“关”状态，以及开和关之间的位置——使其类似于阀门
麻省理工学院电子工程系博士后范说:“当你降低磁场时，方向就会改变。”
“数据非常清晰，向我们展示了不同深度发生的情况
各层之间有很强的耦合
" 马格农开关也可以用在其他计算设备上
传统的数字开关只能在开或关状态下存在，但由于自旋波的幅度可以从小到大逐渐变化，磁振子可以用于模拟计算应用，其中开关的值在0和1之间
“这就是为什么我们认为这更像一个阀门，”库特曼说
“您可以一次打开或关闭一点
"
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