Ya sea un teléfono inteligente, Computadora o máquina de diálisis:no hay ningún dispositivo electrónico sin chips y sus componentes electrónicos en su interior. Por lo tanto, los elementos individuales del circuito se cablean a menudo utilizando las denominadas construcciones de puente tridimensionales. En la actualidad, Los físicos de Technische Universität Kaiserslautern (TUK) están trabajando en una variación más eficiente, donde se utilizan cuasipartículas específicas llamadas magnones en lugar de electrones. Han mostrado por primera vez, en un modelo inicial, que el flujo de corriente magnon es posible en un circuito magnon integrado, en cuyo caso los componentes solo se conectan bidimensionalmente. Estas investigaciones se han publicado en Avances de la ciencia .

Se produjo una revolución técnica cuando el ingeniero estadounidense Jack Kilby desarrolló el circuito integrado en la década de 1960. Montado inicialmente en una calculadora de bolsillo. "Estos circuitos prepararon el escenario para la electrónica de consumo actual, "dice el profesor asociado Andrii Chumak.

En el estudio actual, el autor principal, Qi Wang, trabajó en una nueva generación de circuitos. "La información se puede transportar en forma de momento angular intrínseco, ", dice Chumak." Estas partículas cuánticas son magnones ".

Pueden transportar significativamente más información en comparación con los electrones y requieren sustancialmente menos energía. así como producir menos calor desperdiciado. Esto los hace bastante interesantes, por ejemplo, para ordenadores más rápidos y eficientes, particularmente en aplicaciones móviles.

En el estudio ahora publicado, los científicos han descrito por primera vez el circuito integrado magnon en el que estas partículas transportan información. En este caso, conductores y cruces de línea conectan los elementos de conmutación individuales, como en el caso de los circuitos electrónicos. Los investigadores han desarrollado tal unión para magnones en sus simulaciones. "Hemos incluido este fenómeno en nuestros cálculos, que ya es bien conocido en física, y se aplicará por primera vez en magnonics, "dice Qi Wang." Cuando dos conductores magnones se colocan juntos, las ondas se comunican hasta cierto punto entre sí. Esto significa que la energía de las ondas se transferirá de un conductor al siguiente. ”Esto se ha utilizado en aplicaciones ópticas durante bastante tiempo.

El equipo liderado por Chumak aprovechó este método para el cableado de elementos de circuito en un chip magnonic de una manera novedosa. Notablemente, se pueden utilizar para uniones sin ninguna construcción de puente tridimensional. Esto es necesario en la electrónica clásica para garantizar el flujo de electrones entre varios elementos. "En nuestros circuitos, utilizamos conexiones bidimensionales en las que los conductores magnones solo deben colocarse lo suficientemente cerca entre sí, ", dice Qi Wang. Este punto de conexión se conoce como acoplador direccional. Los investigadores ahora tienen la intención de diseñar el primer circuito magnónico con la ayuda de este modelo.

Estos novedosos circuitos podrían contribuir significativamente a ahorrar material y, por lo tanto, costo. Además, el tamaño de los componentes simulados está dentro del régimen nanométrico, que es comparable a los componentes electrónicos modernos; sin embargo, la densidad de información utilizando magnones es significativamente mayor.