传统计算机在运算和数据存储的过程中需要耗费大量的电能并产生大量的废热。为了寻找更有效的替代品，科学家已经开始设计基于磁性的“自旋电子”计算机，这种装置耗电相对较少，而且几乎不产生热量。据美国“优睿科”网站11月28日消息称，美国麻省理工学院（MIT）的研究人员设计出一种新型的电路，它能够在不用电的情况下，利用电磁波对计算机进行精确控制。这一进展是向基于磁性的实用计算机设备迈出的重要一步。与传统的电子计算机相比，这类新型计算机具有更高效的运算潜力。

自旋电子器件所利用的“自旋波”（spin wave），是具有晶格结构的磁性材料中电子的量子特性之一。这种方法通过调制自旋波的特性来生成可测量的、并能与运算相关联的输出信号。在这项研究之前，调制自旋波需要注入电流，而使用大型元件会产生信号噪声，这大大地抵消了固有性能增益。

这次，MIT的研究人员开发出的电路结构只运用只有几纳米宽的域壁来调制通过其的自旋波，而这层域壁位于由若干层磁性材料构成的纳米膜中，其中没有任何额外的组件，也没有注入电流。反过来，自旋波可以根据需要来进行调节，从而控制域壁的位置。因此，这一机制便能够精确控制两种变化的自旋波状态——它们分别对应于传统计算机二进制系统中使用的“1”和“0”。

在未来，物理学家能够将成对的自旋波通过双通道注入电路，并根据不同特性来进行调制，这些自旋波还能结合起来生成可测量的量子干涉信号。研究人员假设，这类基于干涉的自旋电子设备（比如量子计算机），可以执行传统计算机难以完成的高度复杂的任务。

MIT电子工程与计算机科学系（EECS）教授、电子学研究实验室自旋电子材料与器件小组的首席研究员Luqiao Liu展望道：“人们开始寻找硅以外的运算材料，而'波运算'就是富有潜力的替代者之一。”