A magnonika területe az alacsony energiaigényű információfeldolgozás új típusát kínálja, amelyben elektronok helyett magnonok, a spinhullámok kvantumai hordozzák és dolgozzák fel az adatokat. A terület végső célja olyan magnonikus áramkörök létrehozása, amelyek kisebbek és energiatakarékosabbak lennének a jelenlegi elektronikus áramköröknél.
Qi Wang és Andrii Chumak a Bécsi Egyetemről és Philipp Pirro a Kaiserslauterni Műszaki Egyetemről egy visszacsatoláson alapuló számítási algoritmus segítségével nagymértékben felgyorsította a sokoldalú magnonikus eszközök "inverz tervezését", amelyről a Nature Communications folyóiratban számoltak be.
Egészen a közelmúltig egy működőképes magnonikus eszköz kifejlesztése évekig tartó próbálkozásokon keresztül zajlott, amely tele volt zsákutcákkal. A Bécsi Egyetem és a TU Kaiserslautern kutatói egy olyan új számítási módszert fejlesztettek ki, amellyel lényegesen rövidebb idő alatt lehet új eszközöket tervezni. Ráadásul az újszerű inverz tervezési módszer által megnövelt hatékonyság segít leküzdeni az ilyen eszközökkel kapcsolatos hagyományos problémát, hogy csak egy funkcióra voltak alkalmasak. A most bemutatott koncepciónak köszönhetően egy elsődleges eszköz elvileg könnyen átalakítható, hogy bármilyen funkciót ellásson.
Qi Wang, a tanulmány vezető szerzője azt javasolta, hogy a fotonika területén már alkalmazott módszert ültessék át a magnonikára, ahol a megközelítés már jól bevált. Három alapelv segít megmagyarázni a folyamatot. Először a kutatók eldöntik, hogy milyen funkciói lesznek majd az eszköznek. Másodszor, ezt a "feladatot" számítógépes nyelvre fordítják le. Végül a számítógép véletlenszerű struktúrákat generál, és lépésről lépésre optimalizálja azokat, hogy elérje a kívánt funkcionalitást. Ez a próba-hiba folyamat nagyon nagy sebességgel zajlik, és egy intelligens algoritmusnak köszönhetően eléri a legjobb megoldást. A végeredmény egy működő eszköz tervezése a kutatók által elképzelt funkciókkal. Ahogy Wang fogalmazott, a módszer "megnyitja az utat a nagyméretű, bármilyen funkcionalitású és nagyfokú komplexitású magnonikus integrált áramkörök előtt".
A javasolt megközelítés megszünteti a kísérletezésen keresztüli tervezés nehézségeit, és ehelyett a kutatók képzelőerejének fontosságát hangsúlyozza, akik a számítógépen tervezett eszközök paramétereit és céljait rögzítik. Erre a kreatív folyamatra Philipp Pirro, a TU Kaiserslautern tudósa mondott példát: "Az inverz tervezéssel olyan neuronokat lehetne kifejleszteni, mint amilyenek az agyunkban vannak, de ezek magnonikus elemekből készülnének."
Andrii Chum, a bécsi kutatócsoport vezetője megjegyezte azonban, hogy a tanulmányunk nagy távlatokkal nyit meg az inverz tervezéses magnonika területén, de ez a megközelítést egyelőre csak numerikusan demonstrálták. A következő nagy lépés az ilyen tervek kísérleti megvalósítása lesz.
