首个磁子二维电路模拟成功

柏林，1月24日(记者顾刚)——所有的电子设备都离不开芯片和由芯片组成的集成电路。目前，电子开关元件通常通过三维所谓的桥结构连接。然而，德国凯泽斯劳滕理工大学的科学家已经开发出一种更有效的方法。他们已经用磁子(也称为玻尔磁子)取代了电子，并首次通过模型演示了如何使这些磁子在一个完整的振幅回路中形成电流，并仅在二维尺度上与元件相连。这项研究发表在《科学进步》杂志上。

这项研究工作由凯泽斯劳滕理工大学的安德烈·丘马克教授领导。论文的第一作者是王琦，一位来自中国的博士生。丘马克说，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，包括他们正在进行的研究。他们利用磁性材料的自旋波来传输信息。这种波的量子粒子是磁子。与电子相比，磁子可以传递更多的信息，消耗更少的能量，产生更少的废热，这可以使计算机更快更强大。

王琦说，像普通电子电路一样，导体和所谓的线路交叉节点需要连接各种开关元件。在模拟研究中，他们成功开发了一个磁子交叉节点。当两个磁性导体非常接近时，粒子波的能量将从一个导体转移到另一个导体。这一原理早已应用于光学，如使用光纤传输信息。

这种集成磁角动量电路的特殊之处在于，它可以用于没有三维桥结构的线交叉节点。在经典电子电路中，必须有一个三维桥式结构的线交叉节点，以确保多个元件之间的电子流动。王琦说，他们的电路使用二维平面布线，磁性子导体只需要靠近在一起。这个“接触点”被称为定向耦合器。研究人员将使用这个模型来设计第一个磁支路。

Chumak说，对于未来生产的计算机组件，这些新型电路可以节省材料，从而节省成本。此外，模拟元件的尺寸控制在纳米级范围内，可以满足更先进电子元件的要求。毕竟，磁性子芯片的信息密度比电子芯片大很多倍。