DS07 - Société de l'information et de la communication

Traitement de l'information par des oscillateurs nano-magnétiques chaotiques – CHIPMuNCS

Résumé de soumission

CHIPMuNCS est un projet de recherche exploratoire à l’interface entre le nanomagnétisme, la spintronique et la dynamique non linéaire. Il est motivé par le principe que le comportement riche des systèmes non linéaires, notamment le chaos, peut être exploité pour des paradigmes alternatifs de calcul et de traitement de l’information. L’objectif principal du projet est d’établir l’utilité et la faisabilité des oscillateurs à vortex basés sur les nanocontacts magnétiques, qui sont des dispositifs spintroniques à l’échelle du nanomètre, comme brique de base pour le traitement de l’information par le chaos en démontrant trois fonctionnalités technologiques : la génération du nombre aléatoire, la communication sécurisée et le calcul « non linéaire ». La principale idée sous-jacente est que la complexité requise pour le cryptage, le calcul et potentiellement des fonctionnalités cognitives pourrait être générée au sein d’un système unique sans nécessiter d’un réseau complexe de sous-systèmes interconnectés. Ce projet relève le défi urgent posé par l’ère informatique à l’heure actuelle, notamment la croissance exponentielle des données numériques qui est entrainée par l’Internet, l’omniprésence des « smartphones » et les progrès scientifiques sans précédents dans les domaines générant des « données massives » comme la génétique ou l’analyse des réseaux complexes (par ex., les réseaux sociaux). La capacité d’identifier des tendances et d’extraire des renseignements utiles dans ces montagnes d’information numérique représente donc un défi considérable et opportun pour les technologies actuelles.

Ce projet s’appuie sur une découverte récente par ce consortium qui a mis en évidence des nouvelles phases commensurables et chaotiques dans des oscillateurs à vortex. Ces oscillateurs sont fondés sur la giration entretenue d’un vortex magnétique autour d’un nanocontact, où l’apparition d’un reversement périodique du cœur de vortex peut entraîner un état chaotique. Bien que le comportement général de ce genre de nano-oscillateur à transfert de spin soit bien étudié, il reste de nombreuses questions ouvertes à la fois de nature fondamentale et appliquée, comme le rôle du bruit thermique, les conditions sous lesquelles le cœur du vortex se renverse et la complexité de la dynamique du point de vue de la théorie d’information. Par exemple, l’utilité d’un oscillateur à vortex chaotique comme source physique d’entropie est un problème ouvert qui est important pour la génération du nombre aléatoire.

Les objectifs scientifiques de CHIPMuNCS seront atteints en répondant à trois questions majeures en rapport avec la dynamique de vortex induite par le transfert de spin à l’échelle du nanomètre, notamment la nature de l’état chaotique dans les oscillateurs à vortex, comment cet état pourrait être contrôlé par le forçage externe, la rétroaction à retard et la synchronisation, et comment ces oscillateurs pourraient être exploités pour le traitement de l’information. Pour répondre à ces défis, nous allons effectuer dans ce projet :
• Le développement des dispositifs de haute performance en utilisant des matériaux avancés comme les alliages de Heusler et les géométries multi-terminaux ;
• Le développement des outils de simulation de haute performance et des méthodes d’analyse de séries temporelles ;
• La caractérisation électrique hyperfréquence des dispositifs avec de l’équipement et le savoir faire à l’état de l’art.

En démontrant que les dispositifs chaotiques peuvent être maitrisés à l’échelle du nanomètre, le projet CHIPMuNCS donnera une impulsion vers des schémas alternatifs pour le traitement de l’information qui exploiteront le nanomagnétisme et la spintronique.

Coordination du projet

Joo-von Kim (Université Paris-Sud/Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LMOPS - CENTRALESUPELEC Laboratoire Matériaux Optiques, Photonique et Systèmes
IJL - Univ. Lorraine Institut Jean Lamour
UMPhy Unité Mixte de Physique CNRS/Thales
UPSud/C2N Université Paris-Sud/Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies

Aide de l'ANR 600 390 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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