Unika fysiska egenskaper hos dessa "magiska knutar" kan hjälpa till att tillgodose efterfrågan på IT -kraft och lagring med en bråkdel av energin.

För de flesta av oss, oro kring datahastighet eller datalagring är vanligtvis att få det att gå snabbare medan du lagrar mer. Vi tänker nästan aldrig på de enorma mängder energi som redan krävs för att driva internetservrar eller ladda det ökande antalet enheter vi äger. "Datorns koldioxidavtryck, IT och Internet blir enormt. Det är ungefär tio år sedan det blev större än flygresornas koldioxidavtryck, säger Christopher Marrows, professor i fysik i kondenserad materia vid University of Leeds, STORBRITANNIEN.

Han är en av flera samarbetspartners på MAGicSky, ett EU -projekt som brottas med fysiken hos unika "kvasipartiklar" som kallas skyrmions, uppkallad efter forskaren Tony Skyrme som först teoretiserade deras existens 1962. På grund av deras unika egenskaper, skyrmions är mindre, och mer stabil och mobil än nuvarande dator- och magnetiska lagringsenheter, gör dem till en bättre grund för att bygga nästa generations IT -enheter - plus den energi som behövs för att driva dem är bråkdelar av vad vi använder nu, från tio gånger mindre till potentiellt mycket mer.

En skyrmion är en twist, eller en knut, i ett annars enhetligt magnetfält som skapar ett område där elektronerna från en grupp atomer inte anpassar sig till de magnetiska polerna utan snarare till snurror. När de väl har ordnats in i denna unika topologi kan de bete sig som partiklar och är skyddade från yttre krafter.

"Om du vill skapa eller förstöra en skyrmion, som kräver att du gör något ganska våldsamt mot magnetiseringen, "förklarar Marrows." Om du lagrar data vill du vara säker på att när du kommer tillbaka och tittar nästa vecka, nästa år eller om tio år, att den fortfarande finns där. "

Skyrmions är inte bara säkra, de är också små jämfört med nuvarande magnetiska lagringsenheter. "De kan resa över stora avstånd och kräver väldigt lite energi för att resa, "säger doktor Katia Pappas, professor vid Delft University of Technology i Nederländerna. "Skyrmions kan bana vägen inte bara för lagring med hög densitet, men också nya typer av enheter med mycket liten energiförbrukning. "

Dessa nya maskiner kan en dag utnyttja datorkraften hos en mänsklig hjärna. "Med en skyrmion, eftersom det är som en liten partikel kan du flytta runt det i mer än en dimension, säger Marrows, gör deras datapotential oerhört större än nuvarande metoder som fungerar i tvådimensionella, binära sätt. Han tillägger att skyrmions är ett lovande sätt att kunna göra något neuralt, ursprungligen i hårdvara. Men innan neural processorkraft kommer till våra bärbara datorer, Skyrmions grundläggande fysik måste först förstås.

"Stabilisering av skyrmions är något som diskuteras ganska brett i samhället, "säger Dr Sebastian Mühlbauer, professor vid fysiska institutionen vid Münchens tekniska universitet, Tyskland. För honom är dessa grundläggande frågor avgörande:hur kan du designa ett material som visar magnetiska skyrmions? Vilken typ av ingredienser behöver du? Vad är den minimala energikonfigurationen? När mer av denna information blir tillgänglig fokuserar oundvikligen fokus på applikationer. "Det finns grupper som tittar på teori och verkligen tittar på de grundläggande egenskaperna hos skyrmions, men fler och fler människor går i applikationsriktningen, säger Mühlbauer.

Marrows och MAGicSky -medarbetarna, stöds av EU:s Future and Emerging Technologies (FET) -program, är en av grupperna som arbetar för att förstå den grundläggande fysiken. De har uppnått skyrmions vid rumstemperatur, ett stort framsteg mot de kryogena temperaturerna en gång krävs, och Marrows har specifikt ökat deras förmåga att upptäcka skyrmions; ett avgörande steg för att läsa all data som lagras i skyrmions.