Un tip bizar de cvasiparticulă magnetică care arată ca o minusculă, învolburată, ar putea fi folosit într-o zi ca bit de calcul în viitoarele dispozitive de memorie, după ce oamenii de știință l-au accelerat suficient pentru a transmite date.
“Skyrmions„ – numite informal „nanobule” de către oamenii de știință – sunt formate din câteva zeci de atomi și au doar câțiva nanometri lățime. În schimb, un fir de păr de om are o grosime de până la 100.000 de nanometri. Un skyrmion se generează singur din camp magnetic linii pe măsură ce se deplasează printr-un mediu. Cvasiparticulă cuprinde nanomagneți elementari, numiți spini, care se înfășoară împreună peste liniile magnetice pentru a forma o structură în spirală învolburată, care seamănă cu un nod strâns.
Oamenii de știință au teoretizat de mult că skyrmionii ar putea fi folosiți pentru a stoca date – în cazul în care prezența unui skyrmion va codifica un 1, iar absența lui va codifica 0. De exemplu, cercetătorii IBM au folosit skyrmioni într-un dispozitiv prototip numit „memoria circuitului de curse.” Cercetarea anterioară i-a identificat, de asemenea, ca fiind candidati pentru qubiți, sau biți cuantici, în calculatoare cuantice.
Într-un nou studiu, publicat pe 19 aprilie în jurnal Ştiinţă, oamenii de știință susțin că skyrmionii pot fi folosiți pentru a stoca informații într-un nou tip de „memorie universală”. O astfel de componentă ar combina cele mai bune dintre cele separate din computerele de astăzi – și anume, memoria pe termen scurt, cum ar fi memoria cu acces aleatoriu (RAM) și memoria flash, cum ar fi unitățile cu stare solidă (SSD) sau hard disk-urile.
RAM este rapidă, dar ocupă mult spațiu și are nevoie de o sursă de alimentare constantă, ceea ce înseamnă că datele sunt șterse atunci când un computer este oprit. Între timp, memoria flash este densă și poate reține date fără alimentare, dar vitezele sale de transfer de date sunt mult mai lente decât RAM. Toți folosesc electronii ca biți.
Legate de: Cele mai puternice 7 supercalculatoare din lume în acest moment
În noul studiu, cercetătorii spun că skyrmionii ar putea fi folosiți în locul electronilor ca un nou tip de bit care ar putea elimina aceste limitări.
„Avantajul skyrmionilor magnetici este că aceștia combină nevolatilitatea, și anume, informațiile sunt stocate permanent fără consum de energie, manipulare rapidă și densitate mare”, principalul autor al studiului. Olivier Boullecercetător la Centrul Național de Cercetare Științifică (CNRS), a declarat pentru Live Science.
Anterior, skyrmionii s-au mișcat doar cu 100 de metri pe secundă (aproximativ 225 mph), ceea ce este prea lent pentru a concura cu tehnologiile de ultimă generație, au spus oamenii de știință. Dar, în studiu, ei au accelerat skyrmionii la viteze de 900 m/s (aproximativ 2.000 mph). Acesta este un „pas important pentru dispozitivele bazate pe skyrmion”, a spus Boulle.
Ei au accelerat nanobulele deplasându-le printr-un material antiferomagnetic cu un curent – și au calculat viteza măsurând cât de mult a durat cvasiparticulele pentru a călători prin material folosind „microscopie magnetică cu rezoluție spațială foarte mare”.
Magneții permanenți rezultă din feromagnetism, în timp ce antiferomagnetismul este un tip de magnetism în care ionii adiacenți se comportă ca magneți minusculi care se aliniază în aranjamente antiparalele pe tot materialul. Stivele antiferomagnetice pe care le foloseau constau din două straturi feromagnetice, precum cobaltul, separate de un strat gros, nemagnetic, cu magnetizare opusă.
Simulările din cadrul acestui studiu au arătat că skyrmionii nu numai că pot stoca date, ci și pot efectua calcule, a adăugat Boulle. De exemplu, el a spus că echipa sa a demonstrat recent că este posibil să se efectueze operații logice cu ei – iar cercetătorii încearcă în prezent să le folosească într-un mod de bază. inteligență artificială (AI) cip.
Dacă vor fi exploatate în cercetările viitoare, skyrmionii ar putea deveni baza unei componente care combină funcționalitatea unei unități centrale de procesare (CPU) și capacitățile de stocare ale memoriei universale, a spus Boulle. O astfel de componentă ar putea duce la mașini mult mai rapide decât avem astăzi, deoarece datele nu ar trebui să călătorească între un procesor și diferitele componente de memorie, evitând un blocaj în vitezele de procesare.