2024年マグノニクスロードマップ

概要 マグノニクスは、近年、基礎科学および応用科学の両面で関心が高まっている研究分野です。この分野は、磁気秩序材料中の集合的スピン励起を探求し、現代の情報技術、センシング応用、先進的な計算方式に機能化することを目的としています。スピン波（マグノンとも呼ばれる）は、情報の伝送、記憶、および処理を電荷の移動なしに行うことを可能にするスピン角運動量を運びます。集積回路内では、マグノンがジュール熱を伴わずに超高周波でオンチップのデータ処理を可能にし、これにより従来のデータプロセッサのクロック周波数が数GHzに制限されている問題が緩和されます。最近の分野の進展により、インメモリ計算、ニューラルネットワーク、およびイジングマシン向けの機能的なマグノニックビルディングブロックの実現が視野に入っています。同時に、材料科学、電気工学、ナノテクノロジーの相乗効果により、新規なオンチップ励起および検出方式が可能になり、マグノニック回路のミニチュア化は継続的に進んでいます。こうした回路はすでに5G周波数帯のマイクロ波周波数で50nmのマグノン波長を実現可能です。機械学習および人工知能の急速な発展に伴い、従来のデータ処理ユニットで実装すると大量のエネルギーを消費するため、非電荷ベース技術の研究は急務となっています。2024年のマグノニクスロードマップの前半では、ナノマグノニクス分野の最近の進展と成果を報告し、将来の方向性と課題を明らかにしています。後半では、ハイブリッド構造およびマグノニクスを活用した量子エンジニアリングに関する急速な研究動向を取り上げます。これらの方向性は今後も研究者の関心を集め、魅力的な科学成果のみならず、代替的情報技術および計算方式の効率を向上させる前例のない機能を可能にすると期待されます。