Физики предлагают использовать магнитные вихри для компьютеров будущего

Исследователи из Оксфордского университета разработали гибкие мембранах, содержащие магнитные вихри, которые позволяют передавать данные со скоростью несколько км/с. Ученые заявляют, что этот прорыв проложит путь для создания нового поколения платформ для сверхбыстрых вычислений.

Вычисления на основе кремния слишком энергозатратны для следующего поколения вычислительных приложений, таких как полномасштабный искусственный интеллект и автономные устройства. Для преодоления этих проблем нужна новая вычислительная парадигма, использующая физические явления, которые будут одновременно быстрыми и эффективными.

Хариом Яни, соавтор исследования

Существующие альтернативные решения, в том числе основанные на магнитных вихрях, работают с материалами отличными от кремния. Их применение потребует изменения всех технологий, используемых в компьютерных системах. Оксфордские ученые разработали технологию, совместимую с существующими процессорами.

Инженеры изготовили ультратонкие мембраны из кристаллического гематита, материала на основе оксида железа и компонента ржавчины. Слой гематита вырастили поверх кристаллического шаблона, покрытого специальным «жертвенным слоем»из цементного компонента. Этот слой растворился в воде, позволив отделить мембрану от кристаллической основы. Такую пленку можно перенести на кремний и другие платформы.

Ученые разработали новую технику с использованием линейно поляризованных рентгеновских лучей для визуализации наноразмерных магнитных структур внутри мембран. Этот метод показал, что слои гематита содержат большое количество магнитных вихрей. 

Магнитные вихри или скирмионами ведут себя как частицы и могут приводиться в движение электрическими токами. На поведение скирмионов влияет не только приложенный ток, но и их собственное броуновское движение. Потенциально управляя магнитными вихрями, можно обеспечить передачу и обработку информации со скоростью в 1000 раз, превосходящей современные вычислительные системы. Исследователи разрабатывают прототип устройств, которые будут использовать электрические токи для возбуждения этих сверхбыстрых вихрей.