Abstrakt

Skyrmion-basierter Zufallsbitgenerator

  Herr Israa Medlej

 Magnetische Skyrmionen sind topologisch geschützt [1], [2], eine nicht-gleichförmige Konfiguration der Magnetisierung, die sich wie Partikel verhalten kann [3]. Sie können leicht durch spinpolarisierten Strom manipuliert (gezüchtet, verschoben und detektiert) werden, und bieten daher ein breites Anwendungsspektrum [2]. In dieser Arbeit untersuchen wir die Skyrmionendynamik, die durch den Spin-Hall-Effekt in einem synthetischen Antiferromagneten innerhalb eines mikromagnetischen Rahmens angetrieben wird. Wir zeigen, dass die Skyrmionenbewegung bei thermischen Schwankungen bei Raumtemperatur nicht deterministisch ist [4]. Mit anderen Worten folgt diese Bewegung dem stochastischen Bewegungsgesetz (zufällige Folge von 0 und 1), und daher ist es naheliegend, Skyrmionen als Bausteine ??von Zufallsbitgeneratoren zu betrachten, wenn sie mit einem für diesen Zweck entwickelten Gerät kombiniert werden (siehe Abbildung 1(a)). Die in unserer Studie verwendeten Parameter sind dieselben wie in [5]. Wir haben durch eine vollständige mikromagnetische Simulation gezeigt, dass es möglich ist, Skyrmionen in Gegenwart des Spin-Hall-Effekts und thermischer Schwankungen in einem synthetischen Antiferromagneten, in dem der Skyrmionen-Hall-Effekt fehlt, zufällig zu bewegen [5]. Wir haben beobachtet, dass sich Skyrmionen unter der stetigen Einwirkung des Stroms stochastisch in die beiden Ausgangszweige unseres Geräts aufteilen, ausgehend von einer kontinuierlichen Nukleation in den Eingangszweigen (siehe Abbildung 1 (b)). Unsere Ergebnisse sind auch robust gegenüber dem Vorhandensein von Defekten in Form von zufällig verteilten Körnern der senkrechten Anisotropie. Unsere Erfolge eröffnen den Weg für die Entwicklung von Zufallsbitgeneratoren auf Basis von Skyrmionen.