Spinwellen: Die Zukunft des Computers?

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Wissenschaftler der Universität Göttingen beschäftigen sich in einem neuen Projekt mit der Erforschung von Spinwellencomputern. Das Rechnen mit Spinwellen könnte in Zukunft eine schnellere parallele Datenverarbeitung in Mikroprozessoren ermöglichen.

Laseranregung im Wellenleiter: Baustein für Spinwellencomputer. Bild: Uni Göttingen
Laseranregung im Wellenleiter: Baustein für Spinwellencomputer. Bild: Uni Göttingen

“Mithilfe von miniaturisierten Halbleiterbauelementen suchen wir nach neuen Konzepten für Computerstrukturen”, sagt Projektleiter Prof. Dr. Markus Münzenberg. Die DFG fördert das Projekt seit Februar 2012 drei Jahre lang mit insgesamt knapp 250.000 Euro.

Elementarteilchen, viele Atomkerne sowie Atome mit bestimmten Elektronenkonfigurationen besitzen einen sogenannten Spin, der die Rotation um die eigene Achse bezeichnet. Dies ermöglicht eine alternative Form der elektronischen Datenverarbeitung, die “Spinelektronik“. Ähnlich wie beim Rechnen mit Licht könnte das Rechnen mit Spinwellen in Zukunft die Elektronen in Chips ersetzen. “Wir wollen in unserem Forschungsprojekt erste grundlegende Elemente realisieren, die spinwellenbasiertes Rechnen erlauben”, so Münzenberg.

Die Physiker erzeugen dazu mit extrem kurzen Laserimpulsen Spinwellen in dünnen magnetischen Schichten. Die Eigenschaften dieser Spinwellen – wie zum Beispiel die Wellenlänge – können sie gezielt kontrollieren, indem sie das untersuchte Material mit nanometer- bis mikrometergroßen Löchern strukturieren und damit maßschneidern. Durch eine geschickt gewählte Anordnung und den Abstand der Löcher wollen die Forscher Bausteine für Chips entwickeln, die schneller und sparsamer arbeiten als bisher.