随机的力量有多强?用于新型计算机的磁性斯格明子!

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Johannes Gutenberg University Mainz(JGU)的研究人员已成功开发出非传统计算概念的关键组件。这些部件采用与正在研究的磁结构相同的磁结构,这与在称为轨道的移位寄存器上存储电子数据有关。在这项研究中,研究人员研究了所谓的skyrmions,一种类似于磁涡的结构,作为数据存储的潜在位单元。但是,新方法与概率计算特别相关。这是电子数据处理的另一个概念,其中信息以概率的形式传输,而不是传统的二进制形式1和0。

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例如,数字2/3可以表示为1和0位的长序列,其中2/3是1,而1/3是0.此方法中缺少的关键元素是功能位重组器,设备随机重新排列数字序列而不改变序列中1和0的总数。这是skyrmions的目标,这项研究的结果发表在《自然纳米技术》上。研究人员使用薄磁性金属薄膜进行研究,在美因茨的特殊显微镜下进行检查,以使磁性金属薄膜可见。该薄膜具有垂直于薄膜平面的特殊磁化特性,这使得可以稳定磁性天空颗粒。

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重组器的基本工作原理是skyrmion blender:输入特定的初始序列,结果是一系列随机重组的输出状态。照片:康斯坦茨大学Andreas Donges

Skyrmions基本上可以想象为小的磁性漩涡,类似于头发。这些结构表现出所谓的拓扑稳定性,可以防止它们太容易塌陷 - 就像头发螺旋不易拉直一样。正是这一特征使得skyrmions在技术应用方面非常有前途,例如在这种特殊情况下的信息存储。优点是增加的稳定性降低了意外数据丢失的可能性并确保维持总位数。

数据序列组织的重组器

重新组装器接收固定数量的输入信号,例如1和0,并将它们混合在一起以创建具有相同总数的1和0数字序列,但是顺序随机重新排列。第一个目标是将skyrmion数据序列传输到设备,这相对容易实现,因为skyrmion可以在电流的帮助下轻松移动。

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然而,参与该项目的研究人员现在首次成功地在重组器中实现了热sk漫射扩散,使其精确运动完全不可预测。相反,正是这种不可预测性使得可以随机重新排列比特序列而不会丢失任何比特。这个新的开发组件是以前遗漏的一块拼图,现在使概率计算成为可行的选择。

成功的跨学科合作

三个方面促成了成功,首先是创造一种材料,其中skyrmion只能响应热刺激。其次,我们发现我们可以把天王星想象成一种粒子,它以与液体中的花粉相似的方式移动。最后,可以证明重组原理可以应用于实验系统并用于概率计算。这项研究是与几个研究机构合作进行的,我很乐意为这个项目做出贡献。有趣的是,实验表明拓扑skyrmions不仅是研究自旋电子学相关问题的合适系统,也是研究统计物理学的合适系统。由于美因茨优秀的研究生院,我们能够汇集不同的物理领域,这些领域通常独立运作,但很明显,这可以从合作中受益。

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JIN大学物理研究所教授,MAINZ材料科学卓越学院院长Mathias Kl?ui说:我特别期待未来与美因茨大学理论物理团队在旋转领域的合作结构展示我们的新TopDyn。 - 动力学和拓扑学中心。 Jmm物理研究所JGU物理研究所TWIST研究小组负责人Karin Everschel-Sit说:从这项研究我们可以看出旋转电子领域为算法智能提供了有趣的新硬件可能性,这是一种新兴现象。由最近成立的JGU Emerging Algorithms Intelligence Center研究。

博科|研究/来自美因茨大学:

参考期刊《Nature Nanotechnology》

DOI: 10.1038/s-019-0436-8

博科|科学,技术,研究,科学与技术

沟通,探索,学习,分享

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Johannes Gutenberg University Mainz(JGU)的研究人员已成功开发出非传统计算概念的关键组件。这些部件采用与正在研究的磁结构相同的磁结构,这与在称为轨道的移位寄存器上存储电子数据有关。在这项研究中,研究人员研究了所谓的skyrmions,一种类似于磁涡的结构,作为数据存储的潜在位单元。但是,新方法与概率计算特别相关。这是电子数据处理的另一个概念,其中信息以概率的形式传输,而不是传统的二进制形式1和0。

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例如,数字2/3可以表示为1和0位的长序列,其中2/3是1,而1/3是0.此方法中缺少的关键元素是功能位重组器,设备随机重新排列数字序列而不改变序列中1和0的总数。这是skyrmions的目标,这项研究的结果发表在《自然纳米技术》上。研究人员使用薄磁性金属薄膜进行研究,在美因茨的特殊显微镜下进行检查,以使磁性金属薄膜可见。该薄膜具有垂直于薄膜平面的特殊磁化特性,这使得可以稳定磁性天空颗粒。

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重组器的基本工作原理是skyrmion blender:输入特定的初始序列,结果是一系列随机重组的输出状态。照片:康斯坦茨大学Andreas Donges

Skyrmions基本上可以想象为小的磁性漩涡,类似于头发。这些结构表现出所谓的拓扑稳定性,可以防止它们太容易塌陷 - 就像头发螺旋不易拉直一样。正是这一特征使得skyrmions在技术应用方面非常有前途,例如在这种特殊情况下的信息存储。优点是增加的稳定性降低了意外数据丢失的可能性并确保维持总位数。

数据序列组织的重组器

重新组装器接收固定数量的输入信号,例如1和0,并将它们混合在一起以创建具有相同总数的1和0数字序列,但是顺序随机重新排列。第一个目标是将skyrmion数据序列传输到设备,这相对容易实现,因为skyrmion可以在电流的帮助下轻松移动。

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然而,参与该项目的研究人员现在首次成功地在复合器中实现了热sk漫射扩散,使其精确运动完全不可预测。相反,正是这种不可预测性使得可以随机重新排列比特序列而不会丢失任何比特。这个新的开发组件是以前遗漏的一块拼图,现在使概率计算成为可行的选择。

成功的跨学科合作

三个方面促成了成功,首先是创造一种材料,其中skyrmion只能响应热刺激。其次,我们发现我们可以把天王星想象成一种粒子,它以与液体中的花粉相似的方式移动。最后,可以证明重组原理可以应用于实验系统并用于概率计算。这项研究是与几个研究机构合作进行的,我很乐意为这个项目做出贡献。有趣的是,实验表明拓扑skyrmions不仅是研究自旋电子学相关问题的合适系统,也是研究统计物理学的合适系统。由于美因茨优秀的研究生院,我们能够汇集不同的物理领域,这些领域通常独立运作,但很明显,这可以从合作中受益。

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JIN大学物理研究所教授,MAINZ材料科学卓越学院院长Mathias Kl?ui说:我特别期待未来与美因茨大学理论物理团队在旋转领域的合作结构展示我们的新TopDyn。 - 动力学和拓扑学中心。 Jmm物理研究所JGU物理研究所TWIST研究小组负责人Karin Everschel-Sit说:从这项研究我们可以看出旋转电子领域为算法智能提供了有趣的新硬件可能性,这是一种新兴现象。由最近成立的JGU Emerging Algorithms Intelligence Center研究。

博科|研究/来自美因茨大学:

参考期刊《Nature Nanotechnology》

DOI: 10.1038/s-019-0436-8

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