Вы кричите в комнате с кривыми зеркалами, и вместо чёткого эха слышите гул со всех сторон. Так и в тонкой магнитной плёнке: волна, запущенная антенной, отражается от дефектов и неровностей, и микроскоп с алмазной иглой улавливает не саму волну, а хаотичную смесь отражений. Раньше думали, что карта, снятая таким микроскопом, показывает, какие волны есть в плёнке. Но новое исследование показало: вблизи поверхности эта карта обманывает.
Когда волна от антенны и волны, отражённые от дефектов, складываются, возникает ложный сигнал с нулевым волновым вектором — будто волна стоит на месте, хотя на самом деле её нет. Учёные проверили это на плёнке железо-иттриевого граната, меняя расстояние от иглы до поверхности. На большом расстоянии спектр был чистым, а при приближении появился аномальный пик вблизи нуля. Модель показала, что этот пик рождается из-за сложения волн, которые гасят друг друга в одном направлении, но усиливают в другом.
Это как в комнате кривых зеркал: эхо от разных стен складывается в гул, который не совпадает ни с одним исходным звуком. Теперь мы знаем, что даже крошечные неровности на краю антенны (всего 100 нанометров) порождают заметные ложные сигналы. Для будущих магнитных устройств, где спиновые волны переносят информацию, это значит: дефекты нужно учитывать при проектировании, а не игнорировать. Учёные предлагают способ выявлять такие артефакты и корректировать антенны, чтобы волны были чище.
Плёнка YIG, использованная в работе, настолько совершенна, что её параметр затухания в сто раз меньше, чем у типичных ферритов. Именно это позволило увидеть тонкие интерференционные эффекты, которые в обычных материалах маскируются потерями.
Идея волновых вычислений на спиновых волнах перекликается с «магнонной логикой» из романа Грега Игана «Лестница Шильда», где вычисления выполняются на квантовых возбуждениях в твёрдом теле. Там, как и здесь, ключевая проблема — контроль над паразитными модами.