Физики находят свойства магнитного солитона
Команда физиков раскрыла свойства категории магнитных волн, имеющих отношение к развитию нейроморфных вычислений-системы искусственного интеллекта, которая стремится имитировать функцию человеческого мозга.
«По мере того, как мы продолжаем создавать новые компьютерные парадигмы, понимание характеристик и перспектив их строительных блоков имеет важное значение», — объясняет Эндрю Кент, физик из Нью-Йоркского университета, который возглавлял исследовательскую группу. «Наши результаты показывают, как действует один из этих компонентов, что является следующим шагом в реализации их потенциала.»
В исследование, которое появляется в журнале Scientific Reports, также вошли ученые из Университета Барселоны и Института материаловедения Барселоны. Его ведущими авторами были Jinting Hang, аспирант физики нью-йоркского университета, и Кристиан Хан, аспирант нью-йоркского университета, который в настоящее время работает в Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) в Германии.
Кент и его коллеги ранее изучали магнитные солитоны, которые предлагают возможность служить энергоэффективным средством для передачи данных в бытовой электронике.
Солитоны, или уединенные волны, были найдены в магнитах в 1970-х годах. Они формируются из—за хрупкого баланса магнитных сил — так же, как волны воды могут образовывать цунами. Эти магнитные волны потенциально могут быть использованы для передачи данных в магнитных цепях, и таким образом, быть намного более энергоэффективными, чем текущие методы, которые включают в себя движущийся электрический заряд.
В исследовании ученые рассмотрели конкретный тип солитона — магнитную каплю, которая является динамической; магнитные волны, составляющие этот вид солитона, быстро колеблются.
В своей работе исследователи обнаружили функциональность некоторых из этих капельных солитонов — в частности, как далеко или долго солитоны могут распространяться без рассеивания и как долго они формируются.
«Эта категория солитонов может быть важна для разработки компьютерных систем, ориентированных на мозг», — объясняет Кент. «Например, они функционируют как осцилляторы с памятью и, таким образом, имитируют некоторые характеристики нейронов».
Видео этого процесса можно посмотреть здесь. Он показывает магнитную каплю, вращающуюся вокруг электрического контакта с тонким магнитным слоем. По периметру контакта показан синий круг. Магнитные моменты в капле очень быстро колеблются по сравнению с временем, которое требуется для того, чтобы капля завершила свою орбиту. Как капли воды, магнитная капелька испаряется или исчезает, когда больше не поддерживается электрическим током.
Больше информации: Jinting Hang et al, Generation and annihilation time of magnetic droplet solitons, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-25134-z