Revoliuciniai Skyrmions: raktas į greitesnius kompiuterius!

Revoliuciniai Skyrmions: raktas į greitesnius kompiuterius!

Mainco Johanneso Gutenbergo universiteto (JGU) tyrimai padarė didelę pažangą trimačių duomenų saugojimo srityje. 2025 m. spalio 6 d. buvo paskelbta, kad JGU komanda sėkmingai sukūrė trimačius skyrmionus sintetiniuose antiferomagnetuose. Šios naujoviškos struktūros, dar žinomos kaip hibridiniai skyrmion vamzdžiai, gali pradėti naują kompiuterinių technologijų erą, suteikdamos galimybę naudoti mažesnius, greitesnius ir tvaresnius įrenginius. Proveržis buvo paskelbtas žurnale rugsėjo 26 d Gamtos komunikacijos paskelbta.

Skyrmionai yra topologiniai objektai, kurie sulaukė susidomėjimo spintroninių prietaisų srityje, visų pirma dėl savo unikalių savybių. Pirmą kartą pristatė Tony Skyrme, jie nurodo sistemas su sudėtingais topologiniais skaičiais ir yra patraukli tyrimų sritis. Dabartinis dėmesys trimatėms skyrmionėms JGU siekia žymiai padidinti saugojimo tankį, kuris yra labai svarbus kvantiniam skaičiavimui ir smegenų įkvėptam skaičiavimui. Šie pažangūs skyrmionai gali efektyviai judėti ir būti valdomi elektros srove, todėl jie gali būti naudojami kaip informacijos laikmenos naujiems saugojimo sprendimams.

Unikali judesių dinamika

Viena iš pagrindinių naujai sukurtų skyrmion vamzdžių savybių yra ta, kad jie yra netolygiai susukti, priešingai nei ankstesni, vienalyčiai susukti modeliai. Ši nelygybė lemia skirtingus judėjimo modelius struktūroje, o tai atveria trečią duomenų saugojimo dimensiją. Ankstesni eksperimentai su 3D skyrmionais nesuteikė reikšmingo pranašumo duomenų saugojimui; tačiau šis naujas požiūris gali būti daug žadantis. JGU atliktas mokslinis darbas apėmė sudėtingus medžiagų tyrimus, kurie buvo patikrinti Jülich tyrimų centre.

Skyrimionų judėjimas buvo tiksliai ištirtas naudojant galingus sinchrotroninius šaltinius, tokius kaip BESSY II ir Šveicarijos šviesos šaltinis. Tai rodo mokslininkų įsipareigojimą toliau tirti skyrmionų fizines savybes ir galimą jų pritaikymą šiuolaikinėje duomenų saugykloje.

Kvantinės ir smegenų įkvėptos technologijos perspektyvos

Naujos išvados turi didelių pasekmių smegenų įkvėptam skaičiavimui, kuris apima technologijas, imituojančias žmogaus neuronų ir sinapsių funkcionavimą. Trimačiai skyrmionai galėtų atlikti pagrindinį vaidmenį čia, galbūt įgalinantys duomenų apdorojimą tokiu būdu, kuris imituoja neuroninius tinklus. Ši plėtra galėtų žymiai pagerinti tam tikrų neuroninių tinklų veikimą ir sumažinti jų efektyvumą.

Garsiai PMC Skyrmions pastaruoju metu tapo svarbesni, ypač kaip perspektyvūs informacijos nešėjai energiją taupančioje, didelio tankio spintroninėje saugykloje. Dėl skyrmionų savybių jie idealiai tinka naujoviškoms programoms, tokioms kaip skyrmioniniai tranzistoriai ir naujos skaičiavimo koncepcijos, pagrįstos tikimybiniu apdorojimu. Galimybė judinti skyrmionus labai mažomis elektros srovėmis daro juos ypač patrauklius ateities informacinių technologijų raidai.

Apskritai JGU tyrimai rodo, kad naujoviškas skyrmionų taikymas atveria puikias perspektyvas naujos kartos kompiuterių architektūroms. Šios pažangos gali pakeisti duomenų saugojimo ir apdorojimo būdą ir labai patobulinti tiek kvantinį skaičiavimą, tiek smegenų įkvėptus metodus.