首个磁子二维电路模拟成功

所有电子设备都离不开芯片以及由芯片组成的集成电路，目前电子开关元件通常通过三维即所谓的桥结构连接。而德国凯泽斯劳滕技术大学科学家开发出了一种更有效的办法，他们用磁子（又称玻尔磁子）取代电子，并通过模型，首次展示了如何在集成振幅回路中使这些磁子形成电流，且只在二维尺度上与元件连接。该研究已发表在《科学进展》杂志上。

这项研究工作由凯泽斯劳滕技术大学安德列·丘马克教授负责，论文第一作者是来自中国的博士生王齐。丘马克称，电子电路是当今通用电子产品的基础，物理学家正在开发新一代电路，其中就包括他们正在从事的研究。他们采用磁性材料的自旋波传递信息，这种波的量子粒子就是磁子。与电子相比，磁子可以传输更多的信息，消耗更少的能量，产生更少的废热，这可以使计算机变得更快，功能更强大。

王齐介绍说，如同普通电子电路一样，为了连接各个开关元件，需要导体和所谓的线路交叉节点。在模拟研究中，他们成功地开发出了一个磁子交叉节点。当两个磁导体极其靠近时，粒子波的能量就会从一个导体传输到另一个导体。这一原理在光学上早已应用，如利用光纤来传送信息。

这种集成磁角动量电路的特殊之处在于，其可以在没有三维桥梁结构的线路交叉节点使用，而在经典电子电路中，必须有三维桥梁结构的线路交叉节点，才能确保电子在多个元件之间流动。王齐说，他们的电路使用二维平面布线，磁子导体只需要靠近在一起，这个“接触点”被称为定向耦合器。研究人员将借助这个模型设计出第一个磁子电路。

丘马克表示，对于未来计算机组件的生产，这些新颖的电路可以节省材料，从而节约成本。此外，模拟元件的尺寸控制在纳米尺度范围，可满足更先进的电子元件要求，毕竟磁子芯片的信息密度比电子芯片要大很多倍。