Som ljusvågor, magnetiska vågor rör sig genom material med en fast maximal hastighet. Dock, på minsta möjliga längdskala (nanometer) och kortast möjliga tidsskala (femtosekunder), magnetism beter sig annorlunda. Fysiker vid Radboud University har upptäckt att magnetiska vågor med mycket korta våglängder kan fortplanta sig upp till 40% snabbare än man tidigare trott. Denna supermagnonic förökning erbjuder möjligheter för ännu snabbare, mindre och mer energieffektiva sätt att bearbeta data i framtidens datorer. Forskningen kommer att publiceras i Fysiska granskningsbrev den 25 augusti.

"Konceptet är jämförbart med överljudsflygplan, som rör sig snabbare än ljudvågornas maximala hastighet. Vi kallar därför dessa snabbaste magnetiska vågor supermagniska, " förklarar fysikern Johan Mentink. Tack vare en ny teoretisk metodik inspirerad av maskininlärning, forskarna lyckades utföra beräkningar på tvådimensionella magneter. Dessa beräkningar visade att de minsta magnetiska vågorna kan färdas upp till 40 % snabbare än den maximala utbredningshastigheten. "Tack vare maskininlärningssimuleringarna av kollegan Giammarco Fabiani och de analytiska beräkningarna av masterstudenten Martijn Bouman, vi förstår nu varför dessa supermagnoniska magnetiska vågor kan existera."

Snabbare, mer energieffektiva och mindre

I dagens datorer, information överförs från A till B av elektroner. Dock, hastigheten på denna informationsöverföring har sina gränser. Dessutom, det finns en energiförlust på grund av motståndselektronerna under vägen. Alternativt ljuspulser kan användas för informationsöverföring, som man gör i fiberinternet, till exempel. Informationsöverföring med ljus är snabbare och mer energieffektiv.

"Dock, vårt mål ligger bortom det, " säger Johan Mentink. "Vi letar efter ett sätt att göra dataöverföring snabbare, mer energieffektiva och mindre. Ljusvågor är snabba, men ljusets våglängd är ganska lång. För att hitta mindre lösningar, vi måste titta på kortare vågor:som magnetiska vågor, till exempel."

Att vara snabbare, mindre och effektivare är avgörande för framtida datorer. Överväga, till exempel, de enorma datacenter i vårt land som redan idag använder en betydande del av vårt elnäts kapacitet:denna förbrukning kommer bara att öka i framtiden. Johan Mentink:"Vår forskning har visat att, i teorin, dataöverföring med supermagnonic rörelse kan vara ännu snabbare än man trodde var möjligt. Dock, vi vet ännu inte exakt hur magnetism fungerar på de minsta längdskalorna och kortaste tidsskalorna. För att så småningom kunna använda magnetism för databehandling i praktiken, vi måste först förstå den underliggande fundamentala fysiken. Den här forskningen tänjer på gränserna för vår kunskap och tar oss ett steg närmare."