打破传统 研究人员开发新数据存储方法

打破传统 研究人员开发新数据存储方法

reshuffler的基本工作原理是一个skyrmion blender:输入一个特定的初始序列，结果是输出状态的随机重新洗牌序列。图片:安德烈亚斯·东格斯，康斯坦茨大学

约翰内斯古登堡大学美因茨分校(JGU)的研究人员成功地开发了一种非传统计算概念的关键组成部分。这种元件采用了与正在研究的磁结构相同的磁结构，这种磁结构与将电子数据存储在称为磁道的移位寄存器上有关。

在这项研究中，研究人员研究了所谓的skyrmions，这是一种类似磁涡旋的结构，作为数据存储的潜在比特单位。然而，最近宣布的新方法与概率计算特别相关。

这是电子数据处理的另一种概念，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。例如，数字2/3可以表示为一个由1位和0位组成的长序列，其中2/3是1,1/3是0。

该方法缺少的关键元素是一个功能位重组器，即。，一种不改变序列中1和0的总数而随机重新排列数字序列的装置。这正是skyrmions的目标。

这项研究的结果已经发表在《自然纳米技术》杂志上("热skyrmion扩散用于重组设备")。

研究人员使用薄磁性金属薄膜进行研究。这些是在美因茨在一个特殊的显微镜下检查，使磁性排列的金属薄膜可见。薄膜具有与薄膜平面垂直排列磁化的特殊特性，这使得磁性天空粒子的稳定成为可能。

Skyrmions基本上可以被想象成小的磁涡旋，类似于毛旋。这些结构表现出一种所谓的拓扑稳定，可以防止它们过于容易地坍塌——就像头发螺旋不容易被拉直一样。正是这种特性使得skyrmions在技术应用方面非常有前途，比如在这个特殊的例子中，信息存储。

其优点是增加的稳定性降低了意外数据丢失的概率，并确保了比特的总体数量得到维护。

重新洗牌器接收固定数量的输入信号，如1和0，并将它们混合在一起，创建一个具有相同总数的1和0位数字的序列，但顺序是随机重新排列的。第一个目标是将skyrmion数据序列传输到设备上，这相对容易实现，因为skyrmion可以在电流的帮助下轻松移动。

然而，参与该项目的研究人员现在第一次成功地在重组器中实现了热skyrmion扩散，从而使它们的精确运动完全不可预测。反过来，正是这种不可预测性使得随机重新排列比特序列成为可能，同时又不会丢失任何比特。

这个新开发的组件是以前缺少的一块拼图，现在使概率计算成为一个可行的选择。

"有三个方面促成了我们的成功。首先，我们能够制造出一种材料，在这种材料中，skyrmion只能对热刺激做出反应。其次，我们发现我们可以把天王星想象成一种粒子，它的运动方式类似于液体中的花粉。最终，我们能够证明重组器原理可以应用于实验系统，并用于概率计算。

这项研究是在多个研究所的合作下进行的，我很高兴能够为这个项目做出贡献。"Zazvorka是Mathias Klaui教授领导的研究小组的副研究员，同时在布拉格大学工作，他对skyrmion扩散进行了研究。

"非常有趣的是，我们的实验能够证明拓扑skyrmions不仅是研究自旋电子学相关问题的合适系统，而且是研究统计物理的合适系统。多亏了美因茨优秀研究生院，我们能够把不同的物理领域聚集到一起，这些领域目前通常都是各自独立运作的，但很明显，这可以从合作中受益。我特别期待未来合作领域的自旋结构的美因茨大学理论物理团队将我们新的TopDyn-Dynamics和拓扑中心,"强调Mathias Klaui,研究所的物理学教授和研究生院主任一起进行卓越材料科学在美因茨(美因茨)。

"从这个工作我们可以看到,自旋电子学领域提供了有趣的新硬件的可能性对算法的智慧,一个新兴的现象也被调查在最近一起进行紧急算法情报中心,成立"Karin Everschor-Sitte博士补充说,研究中心指导委员会成员、艾美奖Noether研究小组扭在一起进行物理研究所。（来源：RD）

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