자기장에 숨겨진 유령 모양이 있습니다.
그것들은 번개 나 광선과 같은 방식으로 만들어진 것이 아닙니다. 조명 볼트는 하늘에서지면까지 상당히 정의 된 전자 그룹을 운반합니다. 얼굴에 닿는 선샤인은 대부분 태양으로부터 수백만 마일을 여행 한 것과 동일한 광자로 구성됩니다.
그러나 자기장은 전자와 광자와는 다른 천공 (skyrmions)을 포함합니다. skyrmion은 서로 주위에 반복되는 자기장 라인의 매듭입니다. 그것이 한 지점에서 다음 지점으로 표류함에 따라, skyrmion은 이미 존재하는 자기장 라인에서 새로워집니다. 자기장 선이 서로 통과하는 것을 막기 때문에 매듭이 함께 유지됩니다. 따라서 skyrmions는 실용적이지 않고 우리가 생각하는 데 사용되는 대상과 다르지만 더 유형의 것으로 행동합니다.
물리학 자들은이 천 이온을 "준 분자 (quasiparticles)"라고 부르며, 공의 번개와 원자의 핵 구조와는 다른 현상을 설명 할 수 있다고 생각합니다. 이제 새로운 논문에서 연구자들은 skyrmions가 완전히 새로운 형태를 취하면서 서로 안에 채워질 수 있음을 보여주었습니다. 이 부풀어 오른 "skyrmion bag"은 그 자체로 매혹적인 물건이지만 미래의 컴퓨팅에도 기괴한 것이 유용 할 수 있다고 연구원들은 말했다.
가방에 담아
이 팀은 4 월 1 일 저널 Nature Physics에 게재 된 논문에서 skyrmion bag을 공개했습니다. 결과는 유령 준 입자와 고형물 사이의 주요한 유사성, 즉 안티 입자의 존재에 의존한다.
양성자가 서로 접촉 할 때 서로를 전멸시키는 대응하는 반양성자가있는 것처럼, 스카이 르미 온은 대퇴 방지를 갖는다.
영국 버밍엄 대학교 (University of Birmingham) 물리학 자 데이비드 포스터 (David Foster)는“반 스카이 온은 모든 숫자가 뒤바뀌는 스카이 르미 온이다.
따라서 자기장 선이 skyrmion에서 북쪽을 가리키면 antiskyrmion에서 남쪽을 가리 킵니다. 그러나 안티 스카 미니언과 스카이 미니언은 서로를 강력하게 격퇴합니다. 이것이 스카이 마니 언 백을 만드는 열쇠라고 밝혀졌다.
Foster는 Livesky에 "skyrmion을 가져다가 약간 뻗어 있으면 antiskyrmion을 가져 와서 가운데에 배치하면 ... 소멸되지는 않을 것"이라고 말했다.
더구나, 연구원들은 일단 skyrmion이 늘어 나면 더 많은 antiskyrmions를 넣을 수 있다는 것을 깨달았습니다.
그리고 그 실현은 skyrmions를 작동시키는 것에 관한 6 살짜리 아이디어의 문을 다시 열었다 고 Foster는 말했다.
Skyrmion 스토리지
2013 년에 3 명의 연구원이 Nature Nanotechnology 저널에 이론적 인 "skyrmion racetrack memory device"를 제안했습니다.
작은 자기 패턴은 컴퓨터 설계의 기본 문제인 전기 소비에 대한 해결책을 제공 할 수 있다는 아이디어였습니다.
Foster는 "스피닝 디스크의 일종 인 구식 하드 드라이브를 고려한다면 많은 힘이 필요하다"고 말했다.
2013 연구자들의 제안 된 저전력 교체는 매우 작은 전류로 인해 자성 표면의 천공이 빠르게 튀어 나오게된다는 사실을 이용합니다.
아마도 그 연구자들은 길고 얇은 자성 물질 스트립 (경마장)을 가지고 스카이 머니 언을 적재하면, 준 입자 사이의 간격으로 자성 물질로 데이터를 인코딩 할 수 있다고 제안했습니다. 예를 들어 자기 판독기는 skyrmions 간의 긴 간격을 이진 1로 해석하고 짧은 간격을 이진 0으로 해석 할 수 있습니다.
그 저장된 데이터를 검색하기 위해, 전류는 스카이 리온을 자기 판독기 하에서 스쿠 팅으로 스누핑 할 수있다. 자성 표면을 따라 스카이 매니 언을 앞뒤로 움직이는 데 전력이 거의 소비되지 않으므로 결과적인 장치가 매우 효율적일 수 있습니다.
그러나이 아이디어에는 몇 가지 기본적인 문제가 있었다고 포스터는 말했다. skyrmions는 상당히 안정적이지만 그들 사이의 간격은 그렇지 않습니다. 시간이 지남에 따라 마그네틱 스트립의 결함으로 인해 스카이 머니가 앞뒤로 움직일 때 데이터가 흐려질 수 있습니다.
"스트레이 자기장이 들어온다. 그리고 이것은 나타나고 사라지는 스피드 범프와 같다. 그리고 이러한 갭이 나타나고 사라짐에 따라, 당신의 의지 사이의 갭은 없어졌다"고 포스터는 말했다.
가방이 문제를 해결하는 방법
포스터에서 스카이 머니 온 백은 시간이 지남에 따라 또는 자기 "스피드 범프"를 지날 때 안티 스카 미온을 잃지 않는다고한다.
새로운 연구의 연구원들은``경마장 장치에 많은 스카이 르미 온 백을 넣고, 컴퓨터는 리더 아래로 전달되는 각 백의 안티 스카 미온 수에 따라 데이터를 인코딩하고 검색 할 수있다.
"내 동료들은 이런 방식으로 데이터 밀도를 높일 수 있다는 아이디어에 정말 흥분하고 있습니다"라고 Foster는 말했습니다.
기존의 컴퓨터 저장 장치가 1과 0에만 의존하는 경우, skyrmion bag 시스템은 0, 1, 2, 3 등을 사용할 수 있다고 그는 말했다. 이는 기존의 이진법보다 훨씬 더 많은 정보를 주어진 공간에 넣을 수있는 훨씬 더 복잡한 형태의 데이터 인코딩을 가능하게합니다.
액정 테스트
아직 아무도 자기 띠에 천공 주머니를 만들지 못했습니다. 그러나 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 개념을 테스트 한 후 영국에있는 포스터와 그의 팀은 콜로라도 대학의 연구원 그룹을 방문하여 최초의 알려진 skyrmion 백을 세계로 가져 왔습니다.
일반적으로 물리학 자들은 skyrmions를 자기장에 존재하는 것으로 생각합니다. 그러나 입자는 노트북과 일부 휴대폰의 화면을 채우는 정렬 된, 딱딱한 막 대형 분자와 같은 액정과 같은 다른 물질에도 존재할 수 있습니다.
콜로라도 대학 팀 (실험자 이반 스 말류 크 (Ivan Smalyukh)이 이끄는)은 정밀한 "광학 핀셋 (optical tweezer)"을 이용하여 액정에서 스카이 머니 백을 "그린"다고 물리 실험실의 물리학 대학원생 인 정선태 (Jung-Shen Tai)는 말했다.
이 skyrmion bag은 결정질 물질에서 무시할 수없는 상태를 유지했으며 연구자들이 현미경을 통해 그 물질을 관찰했을 때 볼 수있었습니다. 그것은 컴퓨터 시뮬레이션과 함께 skyrmion bag이 자석에서도 안정적 일 것이라는 강력한 증거라고 Foster는 말했다.
skyrmion 백에 의존하는 스토리지 장치는 물론 실제 레이스 트랙 스토리지 장치를 구축 한 사람은 아무도 없습니다. 그러나 포스터는 이러한 장치가 다가오고 있다고 주장했다.
"나는 이미 사람들이 이런 일을하기 위해 보조금을 받고 있다는 것을 알고있다"고 그는 말했다.
