科学技術振興機構（JST）課題達成型基礎研究の一環として、慶應義塾大学理工学部専任講師の関口康爾氏と准教授の能崎幸雄氏らは、薄膜化した金属磁性体を用いた磁気の波（スピン波）による論理演算方式を考案し、その原理を初めて実証した。

今回、ナノメートル級（ナノは10億分の1）の厚さの導電性磁性体（パーマロイ合金：NiFe）を用いて、新たな構造の「三端子素子」を考案し、スピン波を演算素子に適用する鍵となるスピン波の重ね合せを実現した。この三端子素子に2つのスピン波を発生させ、それらのスピン波を制御して波の重ね合わせの状態を観測した。

その結果、波が強め合った状態（信号“1”に相当）と打ち消し合った状態（信号“0”に相当）が素子の中で起こっていることを確認した。これは電気を使った従来の論理演算とは異なる、磁気的な現象であるスピン波を用いて論理演算ができることを初めて実証したもの。

さらに、論理演算を7ギガヘルツ（GHz）の高周波信号で実現したことで、高速な演算時でも電気抵抗による発熱が極めて少ない新論理演算素子の実現が可能なことを示した。

今回の成果は、論理演算素子の飛躍的な高速化・低消費電力化を可能にする新動作原理を実証したもの。本研究により実証されたスピン波による論理演算の原理を基盤に、今後コンピューターをはじめとする電子機器の飛躍的な性能向上と省電力化への応用展開が期待される。

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