平面中的蛇：纳米磁性调制材料中的可控滑翔机
介观与纳米尺度物理
2025-08-14 v1 新兴技术
元胞自动机与格子气
摘要
已知的人工自旋积木（Artificial Spin Ice, ASI）是神经形态计算的有前景的候选材料，由大量排列在平面上的相互作用纳米磁铁组成。每一个计算设备都需要能够转换、传递和存储信息的能力。虽然ASI在数据转换方面表现出色，但可靠的传输和存储仍然难以实现。这里，我们借鉴了细胞自动机（Cellular Automaton, CA）的概念，后者是一种类似于ASI的抽象计算模型。在CA中，信息的传输和存储可以通过“滑翔机”实现，这是一种能够在保持其形状的同时进行传播的简单结构。采用进化算法，我们在针纱ASi中搜索滑翔机，并提出发现的最简单的滑翔机：“蛇”。在全局场协议的驱动下，蛇严格地以特定方向移动，其方向由其取向决定。我们在仿真和实验中都演示了蛇的存在，并分析了其运动机制。蛇提供了一种以约100纳米分辨率操控ASI中磁性纹理的方法，这反过来可用于精确控制其他磁性现象。将数据传输、存储和修改集成到相同的磁性基底中， unlocks 超低功耗计算器件的潜力。
引用
@article{arxiv.2505.01116,
title = {Snakes in the Plane: Controllable Gliders in a Nanomagnetic Metamaterial},
author = {Arthur Penty and Johannes H. Jensen and Ida Breivik and Anders Strømberg and Erik Folven and Gunnar Tufte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.01116},
year = {2025}
}