При помощи магнитных скирмионов немецкие ученые разработали ключевую составляющую нетрадиционной информатики — вероятностных вычислительных машин.

Вероятностный подход к информатике означает, что, например, число 2/3 может быть выражено длинной последовательностью единиц и нулей, где две трети единиц и одна треть — нулей. Главное препятствие на пути реализации такого подхода — отсутствие функционального перехватчика битов, то есть устройства, которое может случайным образом перетасовать последовательность чисел, не меняя общее количество единиц и нулей. Именно для этого и нужны скирмионы, рассказывает EurekAlert.

Скирмионы можно представить себе в виде крошечных магнитных вихрей, напоминающих завитки волос. Они обладают так называемой топологической устойчивостью, которая защищает их от коллапса — как курчавые волоски сопротивляются выпрямлению.

Эти характеристики делают скирмионы весьма полезными для хранения информации: их стабильность снижает риск случайной потери данных. Перехватчик, созданный учеными Университета им. Гутенберга в Майнце, получает фиксированное число входящих сигналов и перемешивает их, выстраивая единицы и нули в случайном порядке.

Перенести скирмионы к устройству относительно просто, а вот добиться термальной диффузии скирмионов в перехватчике — то есть непредсказуемости их движения — до сих пор не удавалось никому.

Сами ученые считают, что обязаны успехом трем аспектам своей работы. Во-первых, они смогли создать материал, в котором скирмионы могут двигаться только в ответ на термальные стимулы. Во-вторых, они обнаружили, что скирмионы можно представить в виде частиц, которые движутся наподобие осадка в жидкости. В-третьих, они продемонстрировали, что принцип перетасовки можно применять в экспериментальных системах и использовать для вероятностных вычислений.