¿Qué moscas de fuego? Los relojes de pared de Huygens, e incluso el corazón de los cantantes de coro, ¿tener en común? Todos pueden sincronizar sus respectivas señales individuales en un solo tono o ritmo al unísono.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Gotemburgo han enseñado dos clases emergentes diferentes de osciladores de señal de microondas nanoscópicos, que se pueden utilizar como futuras neuronas espintrónicas, para cantar al unísono con sus vecinos.

A principios de este año, anunciaron la primera sincronización exitosa de cinco osciladores de par de giro de contacto nanocontacto. En ese sistema, uno de los nanocontactos desempeñó el papel de conductor, decidir qué nota cantar, y los otros nanocontactos siguieron felizmente su ejemplo. Este estado sincronizado se describió mejor como impulsado y direccional, Dado que cada nanocontacto en la cadena solo escuchaba a su vecino aguas arriba, ajustó su propia frecuencia de acuerdo, y luego aplicó esta frecuencia en el siguiente vecino aguas abajo. La fuerza de interacción es la misma entre cada vecino y, por lo tanto, la cadena se puede hacer muy larga sin que ningún oscilador suene desafinado.

Esta vez, el mismo grupo de investigación ha demostrado la sincronización de hasta nueve nano-osciladores Hall de giro basados ​​en nanoconstricción. En este sistema, no hay conductor. En cambio, la organización es completamente plana con cada oscilador ahora escuchando a sus dos vecinos. Como consecuencia, la nota se decide de manera democrática, siendo el estado final al unísono un compromiso acordado entre todas las frecuencias individuales originales. Por tanto, el estado sincronizado se describe mejor como mutuo y bidireccional. Esto significa que la información ahora puede viajar en ambas direcciones y una perturbación en cualquier lugar a lo largo de la cadena del oscilador puede conducir a un ajuste del tono de todo el coro.

Haciendo uso del efecto Hall de giro, no solo para alimentar cada oscilador, sino también para mejorar el acoplamiento entre las nanoconstricciones, los autores también pudieron sincronizar dos osciladores separados por hasta 4 micrómetros.

"Como las nanoconstricciones tienen un tamaño de solo 100 nm, esto correspondería a una línea de nueve cantantes, cada cantante a unos 80 metros de su vecino más cercano, y aún todos los cantantes afinados, "dice Ahmad Awad, el primer autor del estudio. "La sincronización es, por tanto, muy robusta".

Los investigadores prevén que ambos tipos de osciladores pueden desempeñar un papel clave en las futuras redes oscilatorias para la computación neuromórfica basada en ondas. Por ejemplo, Las entradas y salidas de la red requieren direccionalidad para asegurarse de que la información viaje en la dirección correcta y que las salidas no sean perturbadas por cualquier interferencia potencial u otras señales espúreas. Sin embargo, dentro de la red, se quiere aprovechar el paralelismo y la respuesta colectiva de todos los osciladores. Por tanto, esto requiere bidireccionalidad y sincronización mutua dentro de la propia red.

Dice el profesor Johan Åkerman, el investigador principal detrás de los resultados:"La demostración de los conceptos clave de sincronización tanto conducida como mutua en osciladores de microondas nanoscópicos es realmente solo el primer paso. La solidez de nuestros resultados ahora nos da la libertad de diseño para explorar redes de osciladores de cualquier tamaño utilizando una amplia gama de diseños diferentes sólo limitados por la imaginación. Agregue el potencial de la computación neuromórfica y podrá ver por qué estamos tan emocionados ".