人工智能应用的激增对能源基础设施提出日益严峻的挑战，这促使科研人员寻求AI硬件的节能解决方案。其中，利用自旋波处理信息的技术前景广阔。由明斯特大学与海德堡大学物理学家Rudolf Bratschitsch教授领导的团队，近期开发出新型波导制备技术，使自旋波能在其中实现超远距离传播，并构建出迄今规模最大的自旋波导网络。该团队还实现了对波导内自旋波特性的精准调控，例如精确改变波长及特定界面的反射率。研究成果发表于《Nature Materials》期刊。
电子自旋作为一种量子力学属性（亦称内禀角动量），其排列方式决定材料的磁特性。当磁性材料通过天线加载交流电流产生交变磁场时，材料内部自旋可激发出自旋波3。此前该技术已用于制造逻辑门（处理二元信号）和多路复用器（筛选输入信号）等独立元件，但元件间始终未能集成大规模电路。Bratschitsch指出：“关键瓶颈在于连接元件的纳米级波导（宽度＜1微米）会引发强烈信号衰减”。
团队采用当前已知衰减最低的材料——钇铁石榴石（YIG），通过硅离子束在110纳米厚的磁性薄膜上刻蚀出自旋波导，构建出包含198个节点的大型网络。新工艺可灵活、可重复地制备高质量复杂结构。
本研究获德国研究基金会（DFG）资助，项目隶属于第1459号合作研究中心“智能物质”计划。