This post is also available in:
English (אנגלית)
רשתות אלחוטיות עתידיות יידרשו לעבד כמויות גדולות בהרבה של נתונים, על פני טווח תדרים רחב יותר מזה של מערכות היום. אתגר מרכזי הנובע מכך הוא שהמסננים הקיימים — המותקנים בכל טלפון, נתב ותחנת בסיס — צריכים להיות זריזים יותר, קטנים יותר ויעילים יותר אנרגטית. מסננים אקוסטיים קונבנציונליים טובים בהפרדת תדרים קבועים, אך הם מתקשים להסתגל באופן דינמי לצורכי ספקטרום משתנים.
צוות חוקרים מאוניברסיטת RPTU קייזרסלאוטרן־לנדאו הדגים כעת אפקט פיזיקלי שעשוי לסייע להתגבר על מגבלה זו. המחקר מציג כי גלים אקוסטיים מיניאטוריים יכולים להתקשר בעוצמה לגלי סחרור (spin) מגנטיים בתוך חומר פרימגנטי בשם YIG (איתריום־איירון־גרנט). התוצאה היא עירור היברידי — מצב שבו גלי קול וגלי סחרור מתמזגים למצב יחיד שאינו ניתן להפרדה.
על פי דיווח של Interesting Engineering, הבעיה שהחוקרים ביקשו לפתור טמונה בקשיחות של המסננים הקיימים. התקני SAW (גלי שטח אקוסטיים) נפוצים כי הם קומפקטיים ואמינים, אך תדר הפעולה שלהם נקבע על ידי גאומטריית התהודה — כלומר אינו ניתן לשינוי בזמן אמת. מערכות6G צפויות לדרוש רכיבים היכולים להחליף תחומי תדרים לפי דרישה, לתמוך בשימוש דינמי בספקטרום, לבצע חישה, ולאפשר יישומים בעלי שיהוי נמוך במיוחד.
הפתרון של הצוות נובע משילוב טכנולוגיית SAW עם פיזיקת סחרור. כאשר גלי קול נעים בתוך חומר בעל סדר מגנטי, הרטט האטומי יכול לעורר תנודות סחרור. על ידי הנדסת תהודה אקוסטית ננומטרית על גבי YIG, החוקרים הבחינו כי שני סוגי הגלים יכולים להיקשר בעוצמה — וליצור מצב היברידי הקרוי מגנון־פולארון (magnon polarons).
תוצאה מרכזית הייתה תצפית בתנודות ראבי — חילופי אנרגיה מחזוריים בין מצבי קול לבין מצבי סחרור. חשוב מכך, קצב התנודות עלה על כל מנגנוני האיבוד במערכת, עובדה שהוכיחה כי הגלים ההיברידיים מתקיימים במשטר צימוד חזק. מודל תיאורטי שתוכנן במקביל איפשר לכמת ולהסביר את האינטראקציה.
אם ניתן יהיה ליישם מנגנון זה בהתקנים מסחריים, הוא עשוי לאפשר מסנני תדר המתכווננים באופן דינמי — ומתאימים את עצמם לדרישות הספקטרום בזמן אמת. הסתגלות כזו צפויה להיות דרישה מרכזית בדור 6G, שמטרתו לאחד תקשורת וחישה בארכיטקטורה אחת.
מעבר לתקשורת מסחרית, מסננים זעירים ומתכווננים עשויים לשמש גם בתקשורת צבאית מאובטחת ובשיפור עמידות לוחמה אלקטרונית — תחומים שבהם גמישות בספקטרום הנתון לעימות הופכת חשובה יותר ויותר.
המחקר, שנתמך על ידי המועצה האירופית למחקר וקרן המחקר הגרמנית, מציג מסלול מבטיח לפיתוח רכיבי מיקרוגל עתידיים המבוססים על פיזיקה אקוסטית־מגנטית היברידית.
המחקר פורסם בכתב העת Nature Communications.
