Als lichtgolven, magnetische golven bewegen met een vaste maximale snelheid door materialen. Echter, op de kleinst mogelijke lengteschaal (nanometer) en de kortst mogelijke tijdschaal (femtoseconden), magnetisme gedraagt ​​zich anders. Natuurkundigen van de Radboud Universiteit hebben ontdekt dat magnetische golven met zeer korte golflengten zich tot wel 40% sneller kunnen voortplanten dan eerder werd gedacht. Deze supermagnonische voortplanting biedt kansen voor nog snellere, kleinere en energiezuinigere manieren van gegevensverwerking in toekomstige computers. Het onderzoek wordt gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven op 25 augustus.

"Het concept is vergelijkbaar met supersonische vliegtuigen, die sneller bewegen dan de maximale snelheid van geluidsgolven. We noemen deze snelste magnetische golven daarom supermagnonic, " legt natuurkundige Johan Mentink uit. Dankzij een nieuwe theoretische methodiek geïnspireerd op machine learning, de onderzoekers wisten berekeningen uit te voeren op tweedimensionale magneten. Uit deze berekeningen bleek dat de kleinste magnetische golven tot 40% sneller kunnen reizen dan de maximale voortplantingssnelheid. "Dankzij de machine learning-simulaties van collega Giammarco Fabiani en de analytische berekeningen van masterstudent Martijn Bouman, we begrijpen nu waarom deze supermagnonische magnetische golven kunnen bestaan."

sneller, energiezuiniger en kleiner

In de computers van tegenwoordig, informatie wordt door elektronen van A naar B overgebracht. Echter, de snelheid van deze informatieoverdracht kent zijn grenzen. In aanvulling, er is een energieverlies als gevolg van de weerstand die elektronen onderweg ervaren. Alternatief, lichtpulsen kunnen worden gebruikt voor informatieoverdracht, zoals bij glasvezel internet, bijvoorbeeld. Informatieoverdracht met behulp van licht is sneller en energiezuiniger.

"Echter, ons doel gaat verder dan dat, Johan Mentink zegt. "We zoeken naar een manier om dataoverdracht sneller te laten verlopen, energiezuiniger en kleiner. Lichtgolven zijn snel, maar de golflengte van licht is vrij lang. Om kleinere oplossingen te vinden, we zullen naar kortere golven moeten kijken:zoals magnetische golven, bijvoorbeeld."

Sneller zijn, kleiner en efficiënter is van vitaal belang voor toekomstige computers. Overwegen, bijvoorbeeld, de enorme datacenters in ons land die nu al een aanzienlijk deel van de capaciteit van ons elektriciteitsnet gebruiken:dit verbruik zal in de toekomst alleen maar toenemen. Johan Mentink:"Ons onderzoek heeft uitgewezen dat, in theorie, gegevensoverdracht met behulp van supermagnonische beweging kan zelfs sneller zijn dan voor mogelijk werd gehouden. Echter, we weten nog niet precies hoe magnetisme werkt op de kleinste lengteschalen en kortste tijdschalen. Om uiteindelijk magnetisme voor gegevensverwerking in de praktijk te kunnen gebruiken, we moeten eerst de onderliggende fundamentele fysica begrijpen. Dit onderzoek verlegt de grenzen van onze kennis en brengt ons een stap dichterbij."