Kryzys danych a magnony, czyli jak radzić sobie z dotychczasowymi ograniczeniami
Ekspansja sztucznej inteligencji i tzw. Internetu Rzeczy generuje lawinowo rosnące wolumeny danych, z którymi obecna infrastruktura wkrótce przestanie sobie radzić. Jak uznali niemieccy naukowcy, potencjalną odpowiedzią na pojawiające się problemy mogłyby być magnony, czyli zbiorowe drgania spinów magnetycznych działające jak fale. Te struktury mogą działać jako fale nośne informacji z częstotliwościami terahercowymi, a więc tysiące razy wyższymi niż spotykane w przypadku obecnie stosowanych rozwiązań. Największy problem, z jakim mierzyli się wcześniej fizycy? Udawało im się aktywować jedynie najwolniejsze częstotliwości.
Czytaj też: Nowy model wprowadza symulacje na nieosiągalny wcześniej poziom. Tak stworzy materiał budowlany przyszłości
W ramach nowego podejścia grupa pod kierunkiem Davide Bossiniego uporała się z tym ograniczeniem. Wdrożona strategia wykorzystuje impulsy laserowe do bezpośredniego wzbudzania par magnonów o najwyższych częstotliwościach. Jak przyznaje sam badacz, ostateczny wynik był dla niego ogromnym zaskoczeniem. A to dlatego, że żadna teoria nigdy go nie przewidywała. Sami zainteresowani porównują swoje narzędzie do instrumenty, który modyfikuje magnetyczne “DNA” materiału, wykorzystując w tym celu modyfikowanie podstawowych częstotliwości materiału. W praktyce prowadzi to do sytuacji, w której zmianie ulega natura materiału i jego “odcisk palca”. W konsekwencji stał się on na pewien czasu praktycznie innym materiałem o nowych właściwościach. Bardzo ważnym aspektem przeprowadzonych badań jest bezcieplna natura procesu. Tradycyjnie stosowane metody generują opór i ciepło, co spowalnia układy i wymaga energochłonnego chłodzenia.
Dzięki nowej metodzie naukowcy mogą zapewniać zwykłym materiałom niezwykłe właściwości
Zaskakujący jest wybór materiału badawczego. Zamiast egzotycznych pierwiastków, naukowcy wykorzystali hematyt, pospolitą rudę żelaza, znaną ludzkości od stuleci. Przed wiekami stosowano go między innymi na potrzeby żeglugi, ponieważ stanowił istotny składnik kompasów. Wysoka dostępność hematytu stanowi sporą zaletę opisywanej strategii, ponieważ oznacza, że nie powinno być problemów z dostawami tego materiału. W ostatecznym rozrachunku wszelkie technologie oparte na nowej metodzie nie będą uzależnione od dostaw surowców takich jak metale ziem rzadkich. Zapewni to redukcję kosztów oraz zwiększenie liczby potencjalnych zastosowań.
Czytaj też: Zagadka z elektronami w roli głównej rozwikłana po wielu latach. Mechanika kwantowa znowu zaskoczyła
Poza tym fizycy mówią o czymś nawet bardziej fascynującym. Chodzi o możliwość wytwarzania kondensatów Bosego-Einsteina z wysokoenergetycznych magnonów w temperaturze pokojowej. Dotychczas wymagało to schładzania materiałów do około -270 stopni Celsjusza, czyli temperatury niewiele wyższej od zera absolutnego, najniższej wartości występującej w całym wszechświecie. Do tworzenia tak ekstremalnych warunków potrzeba kosztownych kriostatów, dlatego nowe podejście powinno zaowocować obniżeniem wydatków i zdecydowanie ułatwi prowadzenie badań poświęconych zjawiskom kwantowym.
Jeśli chodzi o dalsze plany fizyków, to kluczowe będzie teraz przejście od laboratoryjnego eksperymentu do praktycznych zastosowań. To etap niemal tak samo trudny, jak dokonanie przełomu w eksperymentach. Niemniej, sama możliwość precyzyjnej, bezcieplnej kontroli magnetyzmu przy użyciu światła i taniego materiału to mocny argument, by uważnie śledzić dalszy rozwój tej technologii. Być może właśnie obserwujemy narodziny zupełnie nowego podejścia do przechowywania i przetwarzania informacji.