Interacción entre ondulaciones magnéticas controlada por láser, ¿el amanecer de una nueva computación?

Un diseño para los ordenadores del futuro podría ser emplear ondulaciones en campos magnéticos (denominadas magnones) como base para el funcionamiento de dichos ordenadores. En esta aplicación, el papel de los magnones sería comparable al de la electricidad en los ordenadores convencionales y en otros aparatos electrónicos.

Para las tecnologías digitales convencionales, estos sistemas magnónicos serían mucho más rápidos que los sistemas basados en electricidad. Se podrían beneficiar de ello desde los ordenadores portátiles y los teléfonos inteligentes hasta las telecomunicaciones.

Para la computación cuántica, las ventajas de la magnónica podrían incluir no solo velocidades más rápidas, sino también dispositivos más estables.

Un avance clave reciente podría convertirse en el primer paso para hacer realidad ese concepto de los ordenadores magnónicos que hasta ahora era solo teórico.

El logro es obra de un equipo un equipo integrado, entre otros, por Zhuquan Zhang, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Frank Y. Gao de la Universidad de Texas en Austin, y Prineha Narang, del Instituto de NanoSistemas de California, adscrito a la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), en Estados Unidos todas estas entidades.

Los investigadores provocaron dos tipos distintos de ondulaciones en el campo magnético de una fina placa hecha de una aleación especial, midieron los resultados y demostraron que los magnones interactuaban de forma no lineal. Por "no lineal" se entiende una señal de salida que no es directamente proporcional a la señal de entrada, algo necesario para cualquier tipo de aplicación informática.

Los autores del estudio aplicaron pulsos láser a la placa, de 2 milímetros de grosor, fabricada con una aleación cuidadosamente elegida que contiene itrio, un metal usado en los LEDs y en la tecnología de los radares. En algunos experimentos, se utilizó de manera coordinada un segundo láser, del orden del terahercio, que ayudaba a estabilizar las muestras.

Se aplicó un campo magnético al itrio de una forma específica que solo permitía dos tipos de magnones. Los investigadores fueron capaces de accionar uno u otro tipo de magnón por separado o ambos a la vez mediante la estrategia de girar la muestra a determinados ángulos respecto de los láseres. Pudieron medir las interacciones entre los dos tipos y descubrieron que podían provocar respuestas no lineales.

Ilustración de la estructura cristalina de la aleación de itrio, con la línea roja a la izquierda representando el pulso láser y las líneas azul y verde a la derecha representando los dos tipos de magnones creados. (Imagen: Edoardo Baldini / University of Texas at Austin)

El equipo de Zhang y Narang expone los detalles técnicos de su investigación y de los resultados alcanzados en la revista académica Nature Physics, bajo el título “Terahertz field-induced nonlinear coupling of two magnon modes in an antiferromagnet”. (Fuente: NCYT de Amazings)