Az információ elektromos jelek formájában történő áramlását elektronikus kapuk szabályozzák. A kapuk nyitását és zárását a pillanatnál rövidebb idő alatt kell megoldani.

Az Egyesült Államok Argonne Nemzeti Laboratóriuma és a Chicagói Egyetem molekuláris tervezéssel foglalkozó kutatói a kapuk működésére dolgoztak ki hatékony új megoldást. A kivitelezéshez az információfeldolgozásban elektromagnonika néven (alig) ismert módszert használták, amellyel valósidőben válik lehetővé a fotonok és a magnonok közötti információátvitel irányítása. (A magnonok atomi szintű, neutronokról szóródni képes kvázi-részecskék.)

A megoldással változatos területeken (kvantumszámítások, kommunikáció, érzékelés) alkalmazható következőgenerációs elektronikus és kvantum jelfeldolgozó eszközök hozhatók létre.

Ha az információtovábbítás módját tervezzük, a hordozó kiválasztásával kell kezdenünk. Vezeték nélküli kommunikációhoz például mikrohullámú fotonokat használnak, azok formálnak elektromágneses hullámokat. Egy másik elképzelés szerint a magnonok is képesek információtovábbításra.

A kutatók érdeklődését felkeltette, hogy mindkét típus alkalmas a feladatra, több központban próbálkoznak különféle információhordozók integrálásával. Ezek a többféle hullámot összekombináló hibrid rendszerek egyetlen hordozóval lehetetlen alkalmazásokhoz is használhatók.

A jel a külső hatások ellenére koherens marad.

A magnon-foton interakció kontrollálásával és a hibrid rendszerekkel évek óta foglalkoznak kutatóközpontokban, de mindezidáig nem történt áttörés. Elvileg a magnonok és a fotonok közötti energiaszintek gyors – száz nanoszekundumnál rövidebb ideig tartó – összehangolásával érhető el ez. De csak elvileg, mert a gyakorlatban eddig kivitelezhetetlen volt.

Az energiaszint-szinkronizálás új módszerével, a kutatók elérték a magnonikus és a fotonikus állapotok közötti gyors, tíz és száz nanoszekundum közötti váltást.

Az összehangolást elektromos impulzussal kezdték, majd elindult, és az impulzus kikapcsolásáig tartott az információcsere. Ezzel a módszerrel az információáramlás úgy irányítható, hogy vagy a magnonban, vagy a fotonban, vagy valahol a kettő között van minden. A kivitelezés egy új szinkronizáló eszköznek köszönhető.

A kutatással bebizonyosodott, hogy információfeldolgozás nemcsak klasszikus elektronikával, hanem a magnonikus állapotok kvantumtartományban történő módosításával is megvalósítható.