Rechengeräte basierend auf nanoskaligen Oszillatoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Becherer, seit 6/2017
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258294085

Magnetische Feldkopplung ist ein aufstrebendes, neues Paradigma für nanoskaliges Rechnen, wobei Information durch magnetische Interaktion von magnetischen Einzeldomänen-Teilchen übertragen und verarbeitet wird. Die Machbarkeit dieses Konzeptes wurde kürzlich experimentell durch ein magnetisches Mehrheitsgatter demonstriert. Wir haben theoretisch gezeigt, dass durch magnetisch feldgekoppelte Schaltungen schnelles und hoch integriertes Rechnen erreicht werden kann, wobei nur wenige kT an Energie pro Schaltvorgang verbraucht werden. Durch Parallelverarbeitung kann die Rechengeschwindigkeit in Spezialanwendungen wie z.B. systolischen Architekturen auf ein akzeptables Niveau gesteigert werden. Wir glauben, dass die Ausnutzung der Magnetisierungsdynamik über statische Magnetisierungszustände hinaus eine Fülle an Möglichkeiten für Rechenanwendungen eröffnet. Aus diesem Grund beabsichtigen wir, das Rechenpotential dynamischer magnetischer Systeme zu erkunden. Wir wollen die Möglichkeit untersuchen, magnetische oszillierende Systeme basierend auf Nanomagneten zu nutzen, um nicht-Boolesche Rechenschemata zu realisieren. Bekanntermaßen verhält sich ein Nanomagnet aufgrund der mikromagnetischen Dynamik wie ein Oszillator, und Anordnungen von Nanomagneten haben die Leistungsfähigkeit gekoppelter Oszillatoren. Das Ziel dieses Antrags ist es zu untersuchen, wie mit umfangreichen Anordnungen von gekoppelten nanoskaligen Oszillatoren und Spinwellen Rechensysteme realisiert werden können. Darüber hinaus streben wir die Modellierung realistischer Nanosysteme wie Spinwellen und Spin-Torque-Oszillatoren an, anstatt abstrakte Oszillatormodelle zu untersuchen. In dieser Arbeit werden potenziell die Grundlagen für das Design neuartiger oszillatorischer Rechengeräte geschaffen, welche aus Netzwerken von nanoskaligen magnetischen Oszillatoren aufgebaut sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Paolo Lugli, bis 6/2017