Учёные создали память завтрашнего дня — на магнитных вихрях с имитацией синапсов мозга

Экспоненциальный рост информационного потока и прогресс в сфере нейронных сетей и искусственного интеллекта требуют новой и необычной памяти, поскольку требования к хранению и обработке данных переросли современные технологии. Кандидатов на эту роль много, и одним из них может стать созданная в Барселоне память на магнитных вихрях, которая, к тому же, удачно имитируют синапсы головного мозга человека, прокладывая путь к нейроморфным вычислениям.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

О разработке сообщили исследователи из Автономного университета Барселоны (UAB), опубликовав статью в журнале Nature Communications. Учёные отступили от идеи использовать сплошные тонкоплёночные покрытия, как, например, происходит при производстве жёстких дисков. Вместо этого они создали массив точек нанометрового размера. Каждая точка представляет собой своеобразную ячейку памяти, разрядность которой может быть ощутимо больше двух классических 0 и 1.

Принцип новой разработки заключается в том, что состоянием ячейки можно управлять без токовой цепи, как происходит в случае классической магниторезистивной памяти. Вместо этого ячейкой управляют напряжением (магнитным полем), что резко снижает энергопотребление памяти и, как следствие, её тепловыделение.

Источник изображений: Nature Communications 2025

Наноточки изготавливаются из первоначально парамагнитного (слабомагнитного) материала FeCoN (соединение железа, кобальта и азота). Когда под электроды под наноточками подаётся напряжение — создаётся электромагнитное поле, происходит выталкивание ионов азота в окружающий материал электролит. Тем самым материал превращается в ферромагнетик с растущим снизу вверх градиентом намагниченности.

После определённого рубежа магнитные моменты атомов в наноточках формируют устойчивую магнитную вихреобразную структуру (Vortion). Это соответствует переводу наноточки в определённое состояние или, проще говоря, ведёт к записи ячейки. Учёные убедились, что регулируя время подачи напряжения на электроде можно добиваться нескольких магнитных состояний вихрей, тем самым повышая разрядность хранения данных в каждой наноточке.

Самым интересным применением нового типа памяти обещает стать её использование в нейроморфных вычислениях. Подобно хранению данных в синапсе человеческого мозга, память на магнитном вихре может содержать одновременно весовой коэффициент и амплитуду, открывая путь к новым типам вычислений в памяти.