Mainz’deki Johannes Gutenberg Üniversitesi (JGU) araştırmacılar; yeni bir geleneksel olmayan bilgi işlem konseptinin temel bir bileşenini geliştirmeyi başardılar. Bu kurucu; elektronik verilerin yarış pistleri olarak bilinen, vardiya kayıtlarında depolanmasıyla bağlantılı olarak araştırılan aynı manyetik yapıları kullanmaktadır. Bu çalışmada araştırmacılar; manyetik girdap benzeri yapılar olan skyrmion*ları veri depolamak için potansiyel bit birimleri olarak araştırıyorlar. Ancak; yeni açıklanan yaklaşım, olasılıksal hesaplama ilişkili. Bu, bilgilerin 1 ve 0 geleneksel ikili formundan ziyade; olasılıklar şeklinde aktarıldığı elektronik veri işleme için alternatif bir kavramdır. Örneğin, 2/3 sayısı, 1 ve 0 uzun bir sekans olarak ifade edilebilir. (2/3 bir; 1/3 ise sıfır’dır…) Bu yaklaşımda bulunmayan kilit eleman; çalışan bir bit değiştiricidir, yani; dizideki toplam 1s ve 0s sayısını değiştirmeden bir rakam dizisini rasgele yeniden düzenleyen bir cihazdı. Bu tam olarak skyrmion*a ulaşmak için amaçlanmıştır.
Araştırmacılar; araştırmalarında ince manyetik metalik filmler kullandılar. Bunlar Mainz’de metalik filmlerde manyetik hizalamaları görünür kılan özel bir mikroskop altında incelendi. Filmler; film düzlemine dikey olarak mıknatıslanma özelliğine sahiptir ve bu da manyetik skyrmion ‘un, ilk etapta dengelenmesini sağlar. Skyrmion’lar temel olarak kıllara benzer küçük manyetik girdaplar olarak düşünülebilir. Bu yapılar kendilerini kolayca çökmelerine karşı koruyan topolojik bir dengeleme sergilerler. Bu özellik; skyrmion’u, bu özel durumda; bilgi depolama gibi teknik uygulamalarda kullanıldığında çok umut verici özelliktir. Bunun avantajı; artan kararlılığın istemeden veri kaybı olasılığını azaltması ve toplam bit miktarının korunmasını sağlamasıdır.
Veri Dizisi Organizasyonu İçin Değişiklik
Yeniden yerleştirici; 1s ve 0s gibi sabit sayıda giriş sinyali alır ve aynı toplam 1 ve 0 hane sayısına sahip, ancak rastgele yeniden düzenlenmiş bir sıra ile oluşturmak için bunları karıştırır. Skyrmion veri dizisini cihaza aktarma ilk hedefini gerçekleştirmek, nispeten kolaydır. Çünkü skyrmion; bir elektrik akımı yardımıyla kolayca hareket ettirilebilir. Bununla birlikte, proje üzerinde çalışan araştırmacılar; ilk defa, yerleştiricide termal hava akımı yayınımını başarabilmiş, böylece tam hareketlerini tamamen tahmin edilemez kılmıştır. Bu öngörülemezlik; sırayla, hiçbirini kaybetmemekle birlikte bitlerin sırasını rastgele yeniden düzenlemeyi mümkün kıldı. Bu yeni geliştirilen kurucu, olasılıklı hesaplamayı geçerli bir seçenek haline getiren bulmacanın daha önce eksik olan bir parçasıdır.
Dr. Jakub Zázvorka: “Başarımıza katkıda bulunan üç boyut vardı. İlk olarak, yalnızca termal uyaranlara yanıt olarak hareket edebildiği bir malzeme üretebildik. İkinci olarak, skyrmion benzer şekilde hareket eden parçacıklar olarak düşürebileceğimizi keşfettik. Sıvı polen ve sonuçta, yeniden yerleştirici prensibinin deneysel sistemlerde uygulanabileceğini ve olasılık hesaplamaları için kullanılabileceğini gösterebildik. Bu çalışmadan spintronik alanının yeni ortaya çıkmış bir fenomen olan, algoritmik istihbarat konusunda ilginç yeni donanım olanakları sunduğunu görüyoruz.”
*Skyrmion: Parçacık teorisinde, skyrmion, belirli bir doğrusal olmayan sigma modeli sınıfının topolojik olarak kararlı bir alan konfigürasyonudur. İlk olarak 1962’de Tony Skyrme tarafından nükleonun bir modeli olarak önerildi.
