Computación de reservorios en nanoestructuras con texturas skyrmiónicas

Abstract

En la búsqueda de superar las limitaciones de la computación tradicional, la computación no convencional explora nuevos paradigmas, como la computación de materiales (MC). En este contexto, la computación de reservorio (RC) se perfila como una herramienta poderosa, utilizando sistemas físicos como "reservorios" para realizar cálculos. Este trabajo se centra en explorar la viabilidad de usar nanoestructuras magnéticas con texturas skyrmiónicas como reservorios en la computación de materiales. Para ello, se seleccionaron nanodiscos de Co/Pt con skyrmions clusters (SC) como sistema de estudio. Para llevar adelante el objetivo, se realizó un análisis exhaustivo de la literatura sobre el sistema físico seleccionado y sus aplicaciones en MC. Luego, se abordaron los conceptos de magnetización a escala nanométrica y se utilizó la técnica de micromagnetismo computacional para simular el comportamiento del material objeto de estudio. A partir del cálculo de los estados de equilibrio y la dinámica de la magnetización de los SC, se diseñó un esquema de RC basado en nanodiscos de Co/Pt. Los resultados obtenidos son muy alentadores: los reservorios propuestos presentan propiedades de memoria y no linealidad adecuadas para la RC, lo que los convierte en candidatos prometedores para la implementación de esta tecnología. Este trabajo abre nuevas posibilidades para el desarrollo de dispositivos de computación no convencional más eficientes y de menor costo.

In the quest to overcome the limitations of traditional computing, unconventional computing explores new paradigms, such as material computation (MC). In this context, reservoir computing (RC) emerges as a powerful tool, leveraging physical systems as "reservoirs" to perform calculations. This study focuses on exploring the feasibility of utilizing magnetic nanostructures with skyrmionic textures as reservoirs in MC. To this end, Co/Pt nanodiscs with skyrmion clusters (SC) were selected as the study system. To advance this objective, a comprehensive analysis of the literature on the selected physical system and its applications in MC was conducted. Subsequently, concepts of nanoscale magnetization were addressed, and computational micromagnetism techniques were employed to simulate the behavior of the target material. Based on the calculation of equilibrium states and the magnetization dynamics of the SC, an RC scheme based on Co/Pt nanodiscs was designed. The obtained results are highly encouraging: the proposed reservoirs exhibit suitable memory and nonlinearity properties for RC making them promising candidates for this technology. This work opens up new possibilities for the development of efficient and cost-effective unconventional computing devices.