低势垒纳米磁体作为自旋逻辑的p-bit
摘要
最近研究表明，由可调谐电报噪声发生器或“p-bit”适当互连而成的网络，甚至可用于执行精确的算术功能，如32位加法器。本文中，我们使用基于随机Landau-Lifshitz-Gilbert（sLLG）方程的模拟，证明利用能量势垒低至几分之一kT的不稳定纳米磁体也能实现类似的出色功能。这令人惊讶，因为低势垒纳米磁体的磁化并非具有+1和-1离散值的电报式信号，而是在-1到+1之间的所有值中随机波动，并且输出磁体通过一个阈值器件读取，该器件将所有正值转换为1，所有负值转换为0。我们展示了基于sLLG的模拟，演示了由数百个纳米磁体组成的网络运行的32位加法器，展现出极其精确的相关性：输入磁体{A}和{B}以及输出磁体{S}均随机波动，但A+B-S的值却尖锐地集中在零附近！如果我们固定{A}和{B}，求和磁体{S}会迅速收敛到S=A+B的唯一状态，从而使系统充当加法器。但与标准加法器不同，该运算是可逆的。如果我们固定{S}和{B}，其余磁体{A}会收敛到差值A=S-B。这些例子为纳米磁学领域指明了一个新方向，即从稳定的高势垒磁体转向随机低势垒磁体，后者不仅工作电流更低，而且在持续微缩化方面更具前景。
引用
@article{arxiv.1611.05477,
title = {Low Barrier Nanomagnets as p-bits for Spin Logic},
author = {Rafatul Faria and Kerem Yunus Camsari and Supriyo Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.05477},
year = {2017}
}
备注
This is the fourth in a series of papers on probabilistic spin logic (PSL). The earlier papers are: (1)Behin-Aein, Behtash, Vinh Diep, and Supriyo Datta. "A building block for hardware belief networks." Scientific Reports 6 (2016)., (2) Sutton, Brian, et al. "Intrinsic optimization using stochastic nanomagnets." Scientific Reports 7 (2017)., (3) Camsari et al. arXiv:1610.00377