Современные методы хранения данных записывают информацию в виде магнитных моментов атомов в материале. Магнитные моменты подобны стрелкам компаса и могут указывать в двух направлениях, соответствующих 0 или 1. Направлением магнитного момента можно управлять при помощи электрических токов, однако при этом выделяется много тепла, что приводит к значительным потерям мощности. Квазичастица вортион решает эту проблему, используя для управления магнитными моментами напряжение вместо тока.

В качестве основы для своей магнитной технологии специалисты из Независимого университета Барселоны использовали наноточки, крошечные круглые структуры размером меньше человеческого волоса, обеспечивающие точный контроль над каждым магнитным моментом. Они изготовлены из железа-кобальта-азота (FeCoN). Изначально эти наноточки парамагнитны, то есть слабо реагируют на магнитное поле. Однако под действием отрицательного напряжения возникает электрическое поле, выталкивающее отрицательно заряженные ионы азота из материала в электролит. Из-за этого материал становится ферромагнетиком, то есть, атомы железа и кобальта могут выравнивать свои магнитные моменты относительно магнитного поля.

Главное тут то, как ионы азота мигрируют из материала. Их движение снижу вверх, от электрода, создавая растущий ферромагнитный слой. По мере увеличения этого ферромагнитного слоя магнитные моменты самопроизвольно переходят в вихревое состояние, состоящее из магнитных моментов, вращающихся вокруг центрального ядра. Эта конфигурация, которую исследователи назвали вортионом, позволяет точно и энергоэффективно контролировать магнитные свойства.

Испытания с внешними магнитными полями различной силы показали, что длительность воздействия напряжения измеримо и отчетливо меняет магнитные свойства: силу намагничивания, стабильность вихря и коэрцитивность. Исследователи смогли добиться беспрецедентного контроля над этими магнитными свойствами, используя вместо электрического тока напряжение. В частности, они научились переключаться между различными магнитными состояниями, просто контролируя продолжительность действия напряжения.

Каждое из этих магнитных свойств может записывать информацию в нескольких состояниях, подчеркивает IE. Таким образом, одна наноточка может хранить восемь различных значений, а не только 0 или 1.

Исследование свойств тонких пленок станнида железа (FeSn) позволило физикам из США глубже понять специфику металлов кагоме — ферромагнитных квантовых материалов с уникальной структурой решетки и необычным электромагнитным поведением. Но самое интересное, пожалуй, то, что вортионы могут имитировать работу синапсов мозга. Как и синапсы, которые имеют разную силу или вес, вихри обладают изменяемыми магнитными свойствами, которые могут выполнять ту же роль в нейроморфных вычислительных системах.