自旋波储备计算器件中信号检测器排布的数值探索
新兴技术
2021-05-24 v1 应用物理
摘要
本文数值研究了在铁磁石榴石薄膜中激发的自旋波用于储备计算时，信号检测器排布如何影响器件性能。该探究本质上十分重要，因为当波以空间分布方式在薄膜中传播时，输入信息不仅被自旋波承载，还被变换到高维信息空间。这种时空动力学实现了丰富的储备计算功能。首先，我们在具有两个输入电极的矩形石榴石薄膜中模拟自旋波，以获得响应输入信号的储备态空间分布，这些储备态表示为自旋矢量并用于机器学习波形分类任务。检测到的储备态通过读出连接权重组合以生成最终输出。我们可视化训练后的权重空间分布，并通过将输出电极布置在网格点、等角圆点或随机位置来讨论其数量和位置。我们通过改变输出电极数量评估分类准确率，发现无论网格、圆形还是随机排布，仅用数十个输出电极即可实现高准确率（>90%）。这些结果表明自旋波对此类任务具有足够复杂和丰富的动力学。然后我们通过在芯片上局部布置电极来研究有用信息更集中分布于哪些区域。最后，我们展示了该器件对一定频率范围内输入波信号频率的泛化能力。这些结果将为近未来低功耗智能计算的自旋波储备器件实用设计提供指导。
引用
@article{arxiv.2104.14915,
title = {A numerical exploration of signal detector arrangement in a spin-wave reservoir computing device},
author = {Takehiro Ichimura and Ryosho Nakane and Gouhei Tanaka and Akira Hirose},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.14915},
year = {2021}
}