基于斯格明子晶体的自旋波储备计算

磁性斯格明子是在磁体中以量子化拓扑不变量为特征的纳米级自旋纹理，在外部磁场下常以称为斯格明子晶体的结晶形式出现。我们提出，承载斯格明子晶体的磁体在储备计算方面具有高应用潜力，储备计算是受人类大脑功能启发的最成功的信息处理技术之一。我们基于斯格明子的储备计算利用在斯格明子晶体中传播的自旋磁化进动动力学，即自旋波。由于自旋波动力学的复杂干涉与缓慢弛豫，斯格明子自旋波储备获得了储备计算所需的若干重要特性，例如泛化能力、非线性和短期记忆。我们通过施加三个标准任务来测试储备的性能以研究这些性质，即持续时间估计任务、短期记忆任务和奇偶校验任务。通过这些研究，我们证明了磁性斯格明子晶体是自旋电子学储备器件的有前途的材料。由于磁性斯格明子在静态磁场下通过自组织过程在磁体中自发出现，与其他先前提出的由制备的自旋电子学器件构建的磁性储备相比，所提出的斯格明子储备既不需要先进的纳米加工也不需要复杂的制造。我们的提案有望实现高性能自旋电子学储备研究的突破。