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Chiral Non-stationary Magnonic Auto-oscillator for neuromorphic computing

Projektbeschreibung

Neuartige Nano-Oszillatoren ahmen gehirnähnliche Funktionen besser nach

Inspiriert von der Art und Weise, wie das menschliche Gehirn Informationen verarbeitet, zielt das schnell wachsende Gebiet des neuromorphen Rechnens darauf ab, schnellere und energieeffizientere Systeme zu schaffen. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme wird das Projekt CNMA durch die Entwicklung innovativer spintronischer Nanooszillatoren – so genannter chiraler nichtstationärer magnonischer Autooszillatoren – einen Schritt nach vorn machen. Diese Geräte nutzen zeitmodulierte elektrische Ströme sowie spezielle Signale, um gehirnähnliche Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und nichtlineare Reaktionen bei hohen Gigahertz-Frequenzen nachzuahmen. Die vorgeschlagene Forschung wird sich darauf konzentrieren, diese Geräte effizienter und schneller zu machen, um sie in vom Gehirn inspirierten Netzwerken zum Einsatz zu bringen. Darüber hinaus soll untersucht werden, wie mehrere Geräte miteinander verbunden werden sollten, um ihre Rechenleistung zu erhöhen.

Ziel

This project aims to advance the field of neuromorphic computing by exploiting novel non-stationary dynamics in spin torque nano-oscillator, called here chiral non-stationary magnonic auto-oscillators. The core innovation lies in the numerical and experimental demonstration of time-modulated electric current (TMEC) stimulation combined with secondary stimuli to induce robust nonlinear excitations capable of sustaining neuromorphic computations. Key features such as short-term memory, echo-state properties and strong non-linear responses are achieved in the GHz frequency range, specifically targeting skyrmion and vortex textures.

The project will focus on optimising CNMA for analogue neural networks by exploring time-dependent stimulation, improving energy efficiency and computational speed. A crucial part of the research will be a close collaboration with the renowned group at the University of Kaiserslautern, where I will receive specialised training in advanced experimental techniques for magnetoresistive and spectral analysis. This will be cross validated with micromagnetic simulations, combining the expertise of the fellow and the host group. The success of the project is also guaranteed by international cooperation with renowned research centres providing samples.

Towards the end of the project, we will numerically demonstrate the scalability of the CNMA system by coupling multiple CNMAs via spin waves in a ferromagnetic strip, mimicking additional neural connections. This approach promises to significantly increase the computational power of CNMA-based reservoir computing systems. Through this partnership, fellow aim to establish a strong international research network, which will open opportunities for long-term collaborations and enhance my position within the scientific community. This extensive cooperation will also play a crucial role in securing future employment within academic institutions or R&D sectors in industry.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

RHEINLAND-PFALZISCHE TECHNISCHE UNIVERSITAT
Netto-EU-Beitrag
€ 202 125,12
Adresse
GOTTLIEB DAIMLER STRASSE
67663 Kaiserslautern
Deutschland
Region
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Kaiserslautern, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten