用于随机计算的双随机比特流间纳米磁电压可调相关生成器
介观与纳米尺度物理
2023-01-24 v1 系统与控制
系统与控制
应用物理
摘要
随机计算的图形概率电路模型比主流的深度学习模型更强大，但要求也更为苛刻。例如，它们需要“可编程随机性”，即生成两个随机二进制比特流且两流中对应比特间具有可调的相关量。此类系统的电子实现需要多个组件，在芯片上占用大面积并耗散过多能量。在此，我们展示了一种仅用两个偶极耦合磁隧穿结（MTJ）（具有磁致伸缩软层，制备于压电薄膜上）的优雅实现。两个 MTJ 的电阻态（高或低）编码两流中的比特。第一个 MTJ 通过产生自旋转移矩和/或电压控制磁各向异性的电流或电压被驱动至随机电阻态，而第二个 MTJ 的电阻态仅由与第一个的偶极耦合决定。偶极耦合的作用可通过施加于第二个 MTJ 的局部电压（~0.2 V）引起的局部应变来改变，从而改变两 MTJ 电阻态之间、进而两流中比特之间的相关性（从 0% 到 100%）。该范式可扩展至任意数量的比特流。
引用
@article{arxiv.1907.07532,
title = {A Nanomagnetic Voltage-Tunable Correlation Generator between Two Random Bit Streams for Stochastic Computing},
author = {M. T. McCray and Md Ahsanul Abeed and Supriyo Bandyopadhyay},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.07532},
year = {2023}
}