Le proprietà fisiche uniche di questi "nodi magici" potrebbero aiutare a soddisfare la domanda di alimentazione e storage IT utilizzando una frazione dell'energia.

Per la maggior parte di noi, qualsiasi preoccupazione sulla velocità di elaborazione o sull'archiviazione dei dati è di solito per velocizzare l'archiviazione di più. Non pensiamo quasi mai alle enormi quantità di energia già necessarie per alimentare i server Internet o per caricare il numero crescente di dispositivi che possediamo. "L'impronta di carbonio dell'informatica, L'IT e Internet stanno diventando enormi. Sono passati circa dieci anni da quando è diventato più grande dell'impronta di carbonio dei viaggi aerei, "dice Christopher Marrows, professore di fisica della materia condensata all'Università di Leeds, UK.

È uno dei numerosi collaboratori di MAGicSky, un progetto UE che è alle prese con la fisica di "quasiparticelle" uniche chiamate skyrmioni, prende il nome dallo scienziato Tony Skyrme che per primo ha teorizzato la loro esistenza nel 1962. Grazie alle loro proprietà uniche, gli skyrmion sono più piccoli, e più stabile e mobile degli attuali dispositivi informatici e di archiviazione magnetica, rendendoli una base migliore per costruire la prossima generazione di dispositivi IT, inoltre l'energia necessaria per alimentarli è una frazione di quella che usiamo ora, da dieci volte meno a potenzialmente molto di più.

Uno skyrmion è una svolta, o un nodo, in un campo magnetico altrimenti uniforme che crea una regione in cui gli elettroni di un gruppo di atomi si allineano non ai poli magnetici ma piuttosto in spirali. Una volta disposti in questa topologia unica, possono comportarsi come particelle e sono protetti dalle forze esterne.

"Se vuoi creare o distruggere uno skyrmion, che richiede di fare qualcosa di abbastanza violento per la magnetizzazione, " spiega Marrows. "Se memorizzi i dati vuoi essere sicuro che quando tornerai a guardare la prossima settimana, l'anno prossimo o tra dieci anni, che è ancora lì."

Non solo gli skyrmion sono al sicuro, sono anche minuscoli rispetto agli attuali dispositivi di memorizzazione magnetica. "Possono percorrere enormi distanze e richiedono pochissima energia per viaggiare, " dice la dottoressa Katia Pappas, professore alla Delft University of Technology nei Paesi Bassi. "Skyrmions può aprire la strada non solo allo storage ad alta densità, ma anche nuovi tipi di dispositivi con un consumo energetico molto ridotto."

Queste nuove macchine potrebbero un giorno sfruttare la potenza di calcolo di un cervello umano. "Con uno skyrmion, perché è come una piccola particella che puoi muovere in più di una dimensione, "dice Midolli, rendendo il loro potenziale di calcolo immensamente maggiore rispetto ai metodi attuali che funzionano in due dimensioni, modi binari. Aggiunge che gli skyrmion sono un modo promettente per essere in grado di fare qualcosa di neurale, nativamente nell'hardware. Ma prima che la potenza di elaborazione neurale arrivi ai nostri laptop, bisogna prima capire la fisica fondamentale degli skyrmioni.

"La stabilizzazione degli skyrmion è qualcosa di cui si discute abbastanza ampiamente nella comunità, " afferma il dottor Sebastian Mühlbauer, professore nel dipartimento di fisica dell'Università tecnica di Monaco di Baviera, Germania. Per lui queste domande fondamentali sono cruciali:come si può progettare un materiale che mostri skyrmioni magnetici? Che tipo di ingredienti ti servono? Qual è la configurazione energetica minima? Man mano che queste informazioni diventano disponibili, l'attenzione si sposta inevitabilmente sulle applicazioni. "Ci sono gruppi che studiano la teoria e studiano davvero le proprietà fondamentali degli skyrmioni, ma sempre più persone vanno nella direzione delle applicazioni, " dice Muhlbauer.

Midolli e i collaboratori di MAGicSky, sostenuto dal programma dell'UE per le tecnologie future ed emergenti (FET), sono uno dei gruppi che lavorano per comprendere la fisica fondamentale. Hanno raggiunto skyrmioni a temperatura ambiente, un enorme passo avanti sulle temperature criogeniche una volta richieste, e Marrows ha specificamente aumentato la loro capacità di rilevare gli skyrmioni; un passaggio cruciale per la lettura di qualsiasi dato memorizzato in skyrmions.