利用几何受限斯格明子实现的布朗储备计算
材料科学
2022-11-30 v1
摘要
储备计算(RC)已被视为超越冯·诺依曼计算的关键计算原理之一。磁斯格明子——磁性薄膜中的拓扑类粒子自旋纹理——特别有希望用于实现RC，因为它们对外部刺激表现出强非线性响应并具有固有的多尺度动力学。然而，尽管存在若干关于斯格明子储备计算的理论提案，其实验实现至今难以捉摸。在此，我们提出并实验演示了一种利用斯格明子热激活扩散运动的斯格明子RC新概念方法。通过限制电控与热斯格明子运动，我们发现受限几何中仅单个斯格明子就足以实现非线性可分函数，我们针对XOR门及所有其他布尔逻辑门操作进行了演示。除这种通用性外，该储备计算概念确保了低训练成本与超低功耗运行，其电流密度比现有自旋电子储备计算演示中小数个数量级。我们提出的概念可通过连接多个受限几何和/或包含更多斯格明子轻易扩展，显示出可扩展低能耗储备计算的高潜力。
引用
@article{arxiv.2203.14720,
title = {Brownian reservoir computing realized using geometrically confined skyrmions},
author = {Klaus Raab and Maarten A. Brems and Grischa Beneke and Takaaki Dohi and Jan Rothörl and Johan H. Mentink and Mathias Kläui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.14720},
year = {2022}
}