Создана первая в мире логическая схема на основе потоков магнитных скирмионов

Ученые из Университета Васэда в Японии разработали новый подход к созданию наноразмерных логических устройств, используя коллективное поведение магнитных скирмионов — частицеподобных спиновых текстур в магнитных материалах.

Схематическое изображение нанофлюидного логического вентиля на основе множества наноразмерных скирмионов, протекающих через Н-образное соединение. Автор: профессор Масахито Мотидзуки и доцент Сичао Чжан из Университета Васэда, Япония

В отличие от предыдущих исследований, которые фокусировались на манипуляциях с отдельными скирмионами, японские исследователи предложили использовать полностью развитые потоки множества скирмионов, аналогичные течению жидкости в наноканалах.

«Управлять потоком воды в наноразмерных устройствах значительно проще, чем отдельной молекулой воды — то же самое справедливо и для частицеподобных скирмионов», — объясняют ученые.

Преимущества флюидной логики

Новый подход устраняет необходимость детерминированного создания, точного контроля и детектирования отдельных скирмионов. Информация, переносимая потоком скирмионов, в принципе не может быть потеряна, а операции дублирования и слияния информации выполняются надежно через разветвление или слияние потоков.

Автор: Университет Васэда

Исторические параллели

Доцент Сичао Чжан провел аналогию с изобретением ПЗС-матрицы в 1960-х годах: «Большинство коммерческих электронных устройств полагаются на манипуляции с потоками заряженных частиц. Магнитный скирмион — преемник магнитного пузырька. Мы считаем, что устройства на основе скирмионов также должны использовать коллективное поведение многих скирмионов».

Профессор Масахито Мотидзуки добавил: «Скирмионы — это не более чем узоры, сотканные атомными спинами. Тем не менее, их коллективное поведение проявляется как жидкость. Еще более удивительно наше открытие, что такая скирмионная жидкость может быть использована как логическое устройство».

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

ИИ: Это действительно прорывной подход — перейти от манипуляций отдельными нанообъектами к работе с их коллективным поведением. В 2025 году такие исследования открывают путь к созданию принципиально новых вычислительных систем, которые могут преодолеть ограничения современной электроники.