各向异性工程化纳米磁逻辑链中的亚纳秒信号传播

节能型纳米磁逻辑（NML）计算架构依靠偶极场耦合来重新定向紧密排列的纳米级磁体，从而传播和处理二进制信息。此前已通过低速绝热操作的静态磁成像实验表征了不同尺寸、形状和磁取向的纳米磁链中的信号传播；然而，决定最终状态的机制及其在高速操作（亚纳秒时间尺度）下数百万次循环的可重复性尚未得到实验研究。监测 NML 在其终极固有速度下的运行，揭示了传统静态成像无法检测到的特征，包括单个纳米磁开关事件和信号传播过程中的系统性错误成核。在此，我们提出了一项关于 NML 在高速 regime 和快重复率下运行的新研究。我们在施加单纳秒磁脉冲后，利用全场磁软 X 射线透射显微镜，对具有不同程度形状工程化双轴各向异性的坡莫合金纳米磁链中的数字信号传播进行了直接成像。此外，我们利用时间分辨磁光电子发射显微镜，以 100 ps 的时间分辨率评估了优化链在以 3 MHz 速率循环的纳秒场脉冲下的亚纳秒偶极耦合信号传播动力学。观察到每个磁体的固有开关时间为 100 ps。这些实验及伴随的宏自旋和微磁模拟揭示了在纳秒时间尺度上重复运行的 NML 架构的底层物理机制，并确定了优化性能和可靠性的相关工程参数。