Les propriétés physiques uniques de ces « nœuds magiques » pourraient aider à satisfaire la demande de puissance informatique et de stockage en utilisant une fraction de l'énergie.

Pour la plupart d'entre nous, toute préoccupation concernant la vitesse de calcul ou le stockage des données vise généralement à l'accélérer tout en stockant davantage. Nous ne pensons presque jamais aux énormes quantités d'énergie déjà nécessaires pour alimenter les serveurs Internet ou recharger le nombre croissant d'appareils que nous possédons. « L'empreinte carbone de l'informatique, L'informatique et Internet deviennent énormes. Cela fait une dizaine d'années qu'il est devenu plus important que l'empreinte carbone du transport aérien, " dit Christopher Marrows, professeur de physique de la matière condensée à l'Université de Leeds, ROYAUME-UNI.

Il est l'un des nombreux collaborateurs de MAGicSky, un projet de l'UE qui s'attaque à la physique de "quasiparticles" uniques appelés skyrmions, nommé d'après le scientifique Tony Skyrme qui a théorisé leur existence pour la première fois en 1962. En raison de leurs propriétés uniques, les skyrmions sont plus petits, et plus stable et mobile que les dispositifs informatiques et de stockage magnétique actuels, ce qui en fait une meilleure base pour la construction de la prochaine génération d'appareils informatiques - de plus, l'énergie nécessaire pour les alimenter est une fraction de ce que nous utilisons actuellement, de dix fois moins à potentiellement beaucoup plus.

Un skyrmion est une torsion, ou un nœud, dans un champ magnétique par ailleurs uniforme qui crée une région dans laquelle les électrons d'un groupe d'atomes ne s'alignent pas sur les pôles magnétiques mais plutôt sur des spires. Une fois disposés dans cette topologie unique, ils peuvent se comporter comme des particules et sont protégés des forces extérieures.

"Si vous voulez créer ou détruire un skyrmion, qui vous oblige à faire quelque chose d'assez violent à l'aimantation, " explique Marrows. " Si vous stockez des données, vous voulez être sûr que lorsque vous reviendrez regarder la semaine prochaine, l'année prochaine ou dans dix ans, qu'il est toujours là."

Non seulement les skyrmions sont sécurisés, ils sont également minuscules par rapport aux dispositifs de stockage magnétique actuels. "Ils peuvent parcourir de grandes distances et nécessitent très peu d'énergie pour voyager, " dit le Dr Katia Pappas, professeur à l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas. "Les skyrmions peuvent ouvrir la voie non seulement au stockage haute densité, mais aussi de nouveaux types d'appareils à très faible consommation d'énergie."

Ces nouvelles machines pourraient un jour exploiter la puissance de calcul d'un cerveau humain. "Avec un skyrmion, parce que c'est comme une petite particule, vous pouvez la déplacer dans plus d'une dimension, " dit Marrows, rendant leur potentiel de calcul immensément supérieur aux méthodes actuelles qui fonctionnent en deux dimensions, manières binaires. Il ajoute que les skyrmions sont un moyen prometteur de pouvoir faire quelque chose de neuronal, nativement dans le matériel. Mais avant que la puissance de traitement neuronal n'arrive à nos ordinateurs portables, la physique fondamentale des skyrmions doit d'abord être comprise.

"La stabilisation des skyrmions est quelque chose qui est discuté assez largement dans la communauté, " dit le Dr Sebastian Mühlbauer, professeur au département de physique de l'Université technique de Munich, Allemagne. Pour lui, ces questions fondamentales sont cruciales :comment concevoir un matériau qui montrera des skyrmions magnétiques ? De quel type d'ingrédients avez-vous besoin ? Quelle est la configuration énergétique minimale ? Au fur et à mesure que ces informations deviennent disponibles, l'attention se tourne inévitablement vers les applications. "Il y a des groupes qui étudient la théorie et qui étudient vraiment les propriétés fondamentales des skyrmions, mais de plus en plus de personnes se tournent vers les applications, " dit Mühlbauer.

Marrows et les collaborateurs de MAGicSky, soutenu par le programme Technologies futures et émergentes (FET) de l'UE, sont l'un des groupes travaillant à comprendre la physique fondamentale. Ils ont atteint des skyrmions à température ambiante, une énorme avance sur les températures cryogéniques autrefois requises, et Marrows a spécifiquement augmenté leur capacité à détecter les skyrmions; une étape cruciale pour lire toutes les données stockées dans skyrmions.