Research on Spin Wave interference device for Quantum computation application

量子计算应用的自旋波干涉装置研究

基本信息

  • 批准号:
    21J12725
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-28 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Magnon, which is the quanta of spin waves (SWs) is the most promising candidate for post CMOS technology. Unlike CMOS, this technology is immune to Joule heating and can encode data in both amplitude and phase. However, its application has been undermined due to lack of energy efficient control mechanism of the SWs. Therefore, I have searched for a novel energy efficient SWs control mechanism. I came up with a completely new approach to control the magnon, based on the electric field induced dynamic redox reaction. I, for the first time, proposed a new type of E-filed controlled micro structured SWs device using an organic ionic polymer (PEDOT:PSS) in the Au/PEDOT:PSS/Pt/YIG multilayer. During the investigation process I also have clarified few interesting physics for static (AIP Advances, 10, 015015 (2020), IEEE Trans. on Magnetics, 58(2), 4300706 (2022), Sci. Rep. 12, 11105 (2022)) and dynamic (Appl. Phy. Lett., 117, 152403 (2020)) control of SWs.Furthermore, I for the first time demonstrated systematic control of magnon interference using asymmetric wavevectors from two different SW modes (magnetostatic surface SWs and backward volume magnetostatic SWs) in a microstructured ferromagnetic YIG crossbar. Using this system, I tuned the wave vectors by electrical stimulus to demonstrate phase reconfigurability in the interference pattern. We prove that such a tunable interference can be used to implement reconfigurable logic gates operating between the XNOR and XOR modes by using symmetric and asymmetric interference, respectively (Sci. Rep. 13, 4872 (2023)).
磁振子是自旋波 (SW) 的量子,是后 CMOS 技术最有希望的候选者。与 CMOS 不同,该技术不受焦耳热影响,并且可以对幅度和相位数据进行编码。然而,由于缺乏SW的节能控制机制,其应用受到了阻碍。因此,我寻找一种新颖的节能SW控制机制。我想出了一种基于电场诱导动态氧化还原反应的全新方法来控制磁振子。我首次提出了一种新型电子场控制微结构SW器件,在Au/PEDOT:PSS/Pt/YIG多层中使用有机离子聚合物(PEDOT:PSS)。在调查过程中,我还澄清了一些有趣的静态物理学(AIP Advances, 10, 015015 (2020), IEEE Trans. on Magnetics, 58(2), 4300706 (2022), Sci. Rep. 12, 11105 (2022))和动态物理学(Appl. Phy. Lett., 117, 152403(2020))对软件的控制。此外,我为 首次展示了在微结构铁磁 YIG 横杆中使用来自两种不同 SW 模式(静磁表面 SW 和反向体积静磁 SW)的不对称波矢量对磁振子干涉的系统控制。使用该系统,我通过电刺激调整波矢量,以演示干涉图案中的相位可重构性。我们证明,这种可调谐干扰可以分别通过使用对称和非对称干扰来实现在 XNOR 和 XOR 模式之间运行的可重构逻辑门(Sci. Rep. 13, 4872 (2023))。

项目成果

期刊论文数量(64)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spin wave propagation characteristics of defect spinel epitaxial γ-Fe2-xAlxO3 thin films for magnonic computing applications
用于磁波计算应用的缺陷尖晶石外延 γ-Fe2-xAlxO3 薄膜的自旋波传播特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Tang;MS. Sarker;K. Ma;H. Yamahara;H. Tabata;M. Seki
  • 通讯作者:
    M. Seki
Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient
  • DOI:
    10.1038/s43246-021-00199-y
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    H. Yamahara;B. Feng;M. Seki;Masaki Adachi;Md Shamim Sarker;T. Takeda;Masaki Kobayashi;R. Ishikawa;Y. Ikuhara;Yasuo Cho;H. Tabata
  • 通讯作者:
    H. Yamahara;B. Feng;M. Seki;Masaki Adachi;Md Shamim Sarker;T. Takeda;Masaki Kobayashi;R. Ishikawa;Y. Ikuhara;Yasuo Cho;H. Tabata
Phase transition of high-quality epitaxial spinel Fe3O4 to γ-Fe2O3 thin films for spin-wave propagation
用于自旋波传播的高质量外延尖晶石 Fe3O4 到 γ-Fe2O3 薄膜的相变
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Siyi Tang;Md Shamim Sarker;Kaijie Ma;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
  • 通讯作者:
    Hitoshi Tabata
Spin Wave Characteristics of Spin Frustrated System of Co and Si-substituted Y3Fe5O12 Thin Films
Co和Si取代Y3Fe5O12薄膜自旋受阻体系的自旋波特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kenyu Terao;Md Shamim Sarker;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
  • 通讯作者:
    Hitoshi Tabata
Quadstable logical stochastic resonance-based reconfigurable Boolean operation subjected to heavy noise floor
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2022.105968
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zhiqiang Liao;K. Ma;Md Shamim Sarker;H. Yamahara;M. Seki;H. Tabata
  • 通讯作者:
    Zhiqiang Liao;K. Ma;Md Shamim Sarker;H. Yamahara;M. Seki;H. Tabata
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