斯格明子（Skyrmions）可能会给计算领域带来一场革命，但迄今为止，实时模拟它们一直是个挑战。

研究人员已经设计出一种方法，可以弥补模拟和真实世界动态之间的差距，为节能计算领域的快速创新铺平道路。

磁旋涡：数据存储的未来？

斯格明子（Skyrmions）是微小的磁性漩涡，其尺寸从纳米到微米不等，其特性类似粒子，并且可以通过电流轻松控制。

这些独特的性能使它们成为下一代数据存储和计算的候选材料。然而，模拟它们复杂的内部结构需要巨大的计算量，这为器件优化带来了挑战。

一个可能的解决方案是将斯格明子建模为粒子，类似于生物物理学中模拟分子的方式。然而，到目前为止，还没有一种可靠的方法将模拟时间与实验实时相匹配。

理论与实验的结合

为了应对这一挑战，来自美因茨约翰内斯·古腾堡大学 (JGU) 的彼得·维尔纳 (Peter Virnau) 教授理论物理小组和马蒂亚斯·克莱 (Mathias Kläui) 教授实验物理小组携手合作。确定时间转换的方法结合了实验测量技术和统计物理分析方法。

斯格明子动力学模拟取得突破

“我们现在不仅能定量预测斯格明子的动力学，而且模拟速度与实验速度也旗鼓相当”，开发该方法的理论物理学家马滕·A·布雷姆斯解释道。

“新模拟的预测能力将极大促进基于斯格明子的应用的发展，”马蒂亚斯·克莱教授强调道，“尤其是在新型、节能型计算机架构方面，这也是约翰内斯·古腾堡大学顶级研究领域‘TopDyn——动力学与拓扑学’的焦点之一。”

该研究成果已发表在《物理评论快报》上，并被作为“编辑推荐”文章重点介绍。

参考文献：《物理评论快报》2025年1月28日刊登的《马滕·A·布雷姆斯、托比亚斯·斯帕尔曼、西蒙·M·弗罗利希、莱奥妮-C·丹尼、扬·罗特赫尔、法比安·卡默鲍尔、伊丽莎白·M·杰弗雷莫瓦斯、奥迪德·法拉戈、马蒂亚斯·克莱和彼得·维尔瑙所著“在任意势中实现斯格明子动力学的定量准粒子建模”》 DOI：10.1103/PhysRevLett.134.046701