摘要：用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E然而，參與該項目的研究人員現在第一次成功地在重組器中實現了熱skyrmion擴散，從而使它們的精確運動完全不可預測。用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E約翰內斯古登堡大學美因茨分校(JGU)研究人員成功地開發了一種非傳統計算概念的關鍵組成部分。

"\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRDp0xhZBsVc5cZ\" img_width=\"1080\" img_height=\"459\" alt=\"隨機的力量有多強？用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E約翰內斯古登堡大學美因茨分校(JGU)研究人員成功地開發了一種非傳統計算概念的關鍵組成部分。這種元件採用了與正在研究磁結構相同的磁結構，這種磁結構與將電子數據存儲在稱爲磁道的移位寄存器上有關。在這項研究中，研究人員研究了所謂的skyrmions（斯格明子），這是一種類似磁渦旋的結構，作爲數據存儲的潛在比特單位。然而，新方法與概率計算特別相關。這是電子數據處理的另一種概念，其中信息以概率的形式傳輸，而不是傳統的二進制形式1和0。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp9.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXAZWtI5ifkTEU\" img_width=\"466\" img_height=\"277\" alt=\"隨機的力量有多強？用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E例如，數字2\u002F3可以表示爲一個由1位和0位組成的長序列，其中2\u002F3是1,1\u002F3是0。該方法缺少的關鍵元素是一個功能位重組器，即一種不改變序列中1和0的總數而隨機重新排列數字序列的裝置。這正是skyrmions的目標，這項研究結果已經發表在《自然納米技術》上。研究人員使用薄磁性金屬薄膜進行研究，這些是在美因茨在一個特殊的顯微鏡下檢查，使磁性排列的金屬薄膜可見。薄膜具有與薄膜平面垂直排列磁化的特殊特性，這使得磁性天空粒子的穩定成爲可能。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXAZWta7hATxoa\" img_width=\"641\" img_height=\"855\" alt=\"隨機的力量有多強？用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E重組器基本工作原理是一個skyrmion blender：輸入一個特定的初始序列，結果是一個隨機重組的輸出狀態序列。圖片：Andreas Donges, University of Konstanz\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003ESkyrmions基本上可以被想象成小的磁渦旋，類似於毛旋。這些結構表現出一種所謂的拓撲穩定，可以防止它們過於容易地坍塌——就像頭髮螺旋不容易被拉直一樣。正是這種特性使得skyrmions在技術應用方面非常有前途，比如在這個特殊的例子中，信息存儲。其優點是增加的穩定性降低了意外數據丟失的概率，並確保了比特的總體數量得到維護。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E數據序列組織的重組器\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E重新“重組器”接收固定數量的輸入信號，如1和0，並將它們混合在一起，創建一個具有相同總數的1和0位數字的序列，但順序是隨機重新排列的。第一個目標是將skyrmion數據序列傳輸到設備上，這相對容易實現，因爲skyrmion可以在電流的幫助下輕鬆移動。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXAZWtmJ43TOnV\" img_width=\"590\" img_height=\"421\" alt=\"隨機的力量有多強？用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003E然而，參與該項目的研究人員現在第一次成功地在重組器中實現了熱skyrmion擴散，從而使它們的精確運動完全不可預測。反過來，正是這種不可預測性使得隨機重新排列比特序列成爲可能，同時又不會丟失任何比特。這個新開發組件是以前缺少的一塊拼圖，現在使概率計算成爲一個可行的選擇。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E成功的跨學科協作\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E有三個方面促成了成功，首先能夠製造出一種材料，在這種材料中，skyrmion只能對熱刺激做出反應。其次發現我們可以把天王星想象成一種粒子，其運動方式類似於液體中的花粉。最終能夠證明重組器原理可以應用於實驗系統，並用於概率計算。這項研究是在多個研究所的合作下進行，我很高興能夠爲這個項目做出貢獻。非常有趣的是，實驗能夠證明拓撲skyrmions不僅是研究自旋電子學相關問題的合適系統，而且是研究統計物理的合適系統。多虧了美因茨優秀研究生院，我們能夠把不同的物理領域聚集到一起，這些領域目前通常都是各自獨立運作，但很明顯，這可以從合作中受益。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002FRXAZWu06Y2ECOz\" img_width=\"641\" img_height=\"321\" alt=\"隨機的力量有多強？用於新型計算機的磁性斯格明子\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp\u003EJGU物理研究所教授，美因茨（MAINZ）卓越材料科學研究生院院長MathiasKl?ui說：我特別期待未來與美因茨大學的理論物理團隊在自旋結構領域的合作將展示我們的新TopDyn - 動力學和拓撲學中心。研究中心指導委員會成員、JGU物理研究所埃米·諾特(Emmy Noether)研究小組TWIST的負責人卡琳·埃弗舍爾-西特說：從這項研究工作中我們可以看到，自旋電子學領域在算法智能方面提供了有趣的新硬件可能性，這是最近成立的JGU新興算法智能中心正在研究的一個新興現象。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E博科園｜研究\u002F來自: 美因茨大學\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E參考期刊《Nature Nanotechnology》\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003EDOI: 10.1038\u002Fs41565-019-0436-8\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E博科園｜科學、科技、科研、科普\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E交流、探討、學習、分享\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E請來我們App：博科園\u003C\u002Fp\u003E"'.slice(6, -6), groupId: '6717307285279867400