Transístor magnônico coloca indústria rumo a processadores rápidos e frios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/08/2020

Diferença entre os estados "aberto" e "fechado" de um magnon.
[Imagem: N. Hanacek/NIST]

Transístor magnônico

Acaba de ser dado o primeiro passo para tirar dos laboratórios uma nova tecnologia que promete processadores 1.000 vezes mais rápidos, e sem esquentar.

Esse campo emergente e promissor é conhecido como magnônica.

Yabin Fan e uma equipe de várias instituições desenvolveram uma técnica prática para controlar os magnons, que são essencialmente ondas que viajam através de materiais magnéticos.

Usar magnons para transportar e processar informações exige um mecanismo de chaveamento - liga/desliga - que possa controlar a transmissão de um sinal de magnons através do circuito, assim como os transistores chaveiam a transmissão dos elétrons.

Várias equipes já criaram sistemas que transportam e controlam magnons, mas a abordagem de Yabin Fan traz duas novidades importantes: seus componentes foram construídos com silício, em vez de substratos exóticos e caros, e operam com eficiência à temperatura ambiente, em vez de exigir refrigeração.

Por esses e outros motivos, esta nova abordagem pode ser mais facilmente empregada pelos fabricantes de computadores.

"Este é um elemento fundamental que pode abrir o caminho para uma nova geração de tecnologia de computadores altamente eficientes," disse o professor Patrick Quarterman, membro da equipe. "Outros grupos criaram e controlaram magnons em materiais que não se integram bem aos chips de computador, enquanto o nosso é construído em silício. É muito mais viável para a indústria".

Magnons

Os magnons, também chamados de ondas de spin, usam a propriedade do spin dos elétrons para transferir informações.

Uma das razões pelas quais os chips de computador ficam tão quentes é que, em um circuito convencional, os elétrons viajam de um lugar para outro, e seu movimento gera calor. Um magnon, no entanto, move-se através de uma longa sequência de elétrons, sem que os elétrons precisem sair do lugar. Em vez disso, a direção de rotação (spin) de cada elétron influencia magneticamente a direção da rotação do próximo elétron na cadeia e assim sucessivamente.

Quando se ajusta o giro do primeiro elétron, isso envia uma onda de mudanças se propagando pela cadeia. Como os próprios elétrons não se movem, a informação é transmitida com uma dissipação de calor quase desprezível.

Como a cadeia de elétrons se estende de um lugar a outro, o magnon pode transportar informações à medida que viaja pela sequência de elétrons.

Em chips baseados na tecnologia magnônica, alturas de onda maiores e menores (amplitudes) podem representar os 0s e 1s. E como a altura da onda pode mudar gradualmente, um magnon pode representar valores entre um e zero, oferecendo mais recursos do que um transístor digital convencional.

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