Схема двухмерного электрического управления скирмионом.
Фото: Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS).

Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS) впервые в мире создал и контролировал скирмионы при комнатной температуре в двумерных (2D) материалах. Это достижение снижает энергопотребление по сравнению с традиционными трехмерными (3D) системами, одновременно максимизируя квантовые эффекты, что делает его основной технологией для разработки квантовых компьютеров, работающих при комнатной температуре, и полупроводников с искусственным интеллектом.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

Преимущество 2D перед 3D заключается в более гладкой поверхности, сродни льду, что снижает трение (нагрев) и шум при работе скирмионов, позволяя обеспечить стабильную работу при меньшем энергопотреблении. Кроме того, скирмионы в 2D меньше, чем в 3D, что усиливает квантовые явления.

Сравнение данных энергопотребления 2D и 3D скирмионов.
Фото: Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS).

В эксперименте скирмионы создавались путем приложения очень тонкого напряжения и магнитного поля к поверхности магнита и далее перемещались в нужном направлении с помощью тока.

Результаты эксперимента показали, что энергопотребление на управление скирмионами в 2D составило примерно 1/1000 от такового в 3D, а их размер уменьшился более чем в десять раз, что обеспечило значительные преимущества с точки зрения стабильности и скорости. Хотя США и Китай сообщили о создании скирмионов при комнатной температуре в 2D примерно в одно и то же время, KRISS является первым, кто преуспел как в формировании, так и в электрическом управлении.

Этот успех пришел примерно через год после того, как в феврале прошлого года исследовательская группа разработала 3D-скирмионный транзистор, что способствовало разработке устройств спинтроники следующего поколения. Примечательно, что эта технология максимизирует квантовые эффекты скирмионов при комнатной температуре. Это, в свою очередь, открыло возможность реализации кубитов при комнатной температуре с использованием скирмионов, тем самым устраняя некоторые ограничения существующих квантовых компьютеров, которые работают только в средах со сверхнизкими температурами.