Revolutsioonilised Skyrmions: kiiremate arvutite võti!

Revolutsioonilised Skyrmions: kiiremate arvutite võti!

Mainzi Johannes Gutenbergi ülikooli (JGU) teadusuuringud on kolmemõõtmelise andmesalvestuse valdkonnas teinud märkimisväärseid edusamme. 6. oktoobril 2025 teatati, et JGU meeskond on edukalt välja töötanud sünteetilistes antiferromagnetides kolmemõõtmelised skyrmioonid. Need uuenduslikud struktuurid, mida tuntakse ka hübriidsete skyrmiontorudena, võivad tuua sisse uue ajastu arvutustehnoloogias, võimaldades väiksemaid, kiiremaid ja säästvamaid seadmeid. Läbimurre avaldati 26. septembril ajakirjas Looduskommunikatsioonid avaldatud.

Skyrmionid on topoloogilised objektid, mis on äratanud huvi spintrooniliste seadmete valdkonnas eelkõige nende ainulaadsete omaduste tõttu. Esmakordselt tutvustas Tony Skyrme, nad viitavad keerukate topoloogiliste numbritega süsteemidele ja esindavad põnevat uurimisvaldkonda. JGU praegune keskendumine kolmemõõtmelistele skyrmionidele on suunatud salvestustiheduse märkimisväärselt suurendamisele, mis on kvantarvutuse ja aju inspireeritud andmetöötluse jaoks ülioluline. Need täiustatud skyrmionid saavad tõhusalt liikuda ja neid saab juhtida elektrivooluga, tuues mängu nende kasutamise teabekandjatena uudsete salvestuslahenduste jaoks.

Unikaalne liikumisdünaamika

Üks äsja väljatöötatud skyrmion-torude põhiomadusi on see, et need on erinevalt varasematest ühtlaselt keerdunud mudelitest ebaühtlaselt keerdunud. See ebavõrdsus toob kaasa erinevad liikumismustrid struktuuri sees, mis avab andmete salvestamisel kolmanda mõõtme. Varasemad katsed 3D skyrmionidega ei andnud andmete salvestamisel olulist eelist; see uus lähenemisviis võib aga olla paljulubav. JGU-s tehtud uurimistöö hõlmas keerulisi materjaliuuringuid, mida kontrolliti Jülichi uurimiskeskuses.

Skyrimioonide liikumist uuriti täpselt võimsate sünkrotronallikate nagu BESSY II ja Šveitsi valgusallika abil. See näitab teadlaste pühendumust skyrmioonide füüsikaliste omaduste ja nende potentsiaalsete rakenduste edasisele uurimisele kaasaegses andmesalvestuses.

Kvant- ja aju-inspireeritud tehnoloogia väljavaated

Uutel leidudel on kaugeleulatuvad tagajärjed aju inspireeritud andmetöötlusele, mis hõlmab tehnoloogiaid, mis jäljendavad inimese neuronite ja sünapside toimimist. Kolmemõõtmelised skyrmions võivad siin mängida võtmerolli, võimaldades potentsiaalselt andmetöötlust närvivõrke jäljendaval viisil. See areng võib märkimisväärselt parandada teatud närvivõrkude jõudlust ja vähendada nende tõhusust.

Valju PMC Skyrmionid on viimasel ajal muutunud olulisemaks, eriti paljutõotavate teabekandjatena energiatõhusas ja suure tihedusega spintroonilises salvestusruumis. Skyrimioonide omadused muudavad need ideaalseks uuenduslike rakenduste jaoks, nagu skyrmioonsed transistorid ja uudsed tõenäosuslikul töötlemisel põhinevad arvutuskontseptsioonid. Võimalus liigutada skyrmione väga väikese elektrivooluga muudab need infotehnoloogia tulevaste arengute jaoks eriti atraktiivseks.

Üldiselt näitavad JGU uuringud, et skyrmioonide uuenduslik rakendus avab suurepärased väljavaated järgmise põlvkonna arvutiarhitektuuridele. Need edusammud võivad muuta andmete salvestamise ja töötlemise viisi ning edendada oluliselt nii kvantandmetöötlust kui ka ajust inspireeritud lähenemisviise.