Des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) ont réussi à développer un élément clé d'un nouveau concept informatique non conventionnel. Ce constituant utilise les mêmes structures magnétiques qui sont recherchées en relation avec le stockage de données électroniques sur des registres à décalage appelés hippodromes. Dans ce, les chercheurs enquêtent sur les skyrmions, qui sont des structures de type vortex magnétique, en tant qu'unités binaires potentielles pour le stockage de données. Cependant, la nouvelle approche récemment annoncée est particulièrement pertinente pour le calcul probabiliste. Il s'agit d'un concept alternatif pour le traitement électronique des données où l'information est transférée sous forme de probabilités plutôt que sous la forme binaire conventionnelle de 1 et 0. Le nombre 2/3, par exemple, pourrait être exprimé sous la forme d'une longue séquence de 1 et 0 chiffres, avec 2/3 étant des uns et 1/3 étant des zéros. L'élément clé manquant dans cette approche était un remaniement de bits fonctionnel, c'est à dire., un appareil qui réorganise de manière aléatoire une séquence de chiffres sans changer le nombre total de 1 et de 0 dans la séquence. C'est exactement ce que les skyrmions sont censés réaliser. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnologie .

Les chercheurs ont utilisé des films métalliques magnétiques minces pour leurs recherches. Ceux-ci ont été examinés à Mayence sous un microscope spécial qui a rendu visibles les alignements magnétiques dans les films métalliques. Les films ont la particularité d'être aimantés en alignement vertical par rapport au plan du film, ce qui rend possible la stabilisation des skyrmions magnétiques en premier lieu. Les skyrmions peuvent essentiellement être imaginés comme de petits vortex magnétiques, semblable aux verticilles de cheveux. Ces structures présentent une soi-disant stabilisation topologique qui les empêche de s'effondrer trop facilement - comme une mèche de cheveux résiste à un lissage facile. C'est précisément cette caractéristique qui rend skyrmions très prometteur lorsqu'il s'agit de l'utiliser dans des applications techniques telles que, dans ce cas particulier, stockage d'informations. L'avantage est que la stabilité accrue réduit la probabilité de perte de données involontaire et garantit que la quantité globale de bits est maintenue.

Remaniement pour l'organisation des séquences de données

Le reshuffler reçoit un nombre fixe de signaux d'entrée tels que des 1 et des 0 et les mélange pour créer une séquence avec le même nombre total de chiffres 1 et 0, mais dans un ordre aléatoirement réarrangé. Il est relativement facile d'atteindre le premier objectif de transférer la séquence de données skyrmion vers l'appareil, parce que les skyrmions peuvent être déplacés facilement à l'aide d'un courant électrique. Cependant, les chercheurs travaillant sur le projet ont maintenant pour la première fois réussi à réaliser la diffusion thermique du skyrmion dans le reshuffler, rendant ainsi leurs mouvements exacts complètement imprévisibles. C'est cette imprévisibilité, à son tour, qui permettait de réarranger aléatoirement la séquence de bits sans en perdre aucun. Ce composant nouvellement développé est la pièce manquante du puzzle qui fait désormais du calcul probabiliste une option viable.