Il defunto fisico R.P. Feynman introdusse un computer probabilistico in grado di lavorare con le probabilità
Le giunzioni a tunnel magnetico (MTJ) sonoun componente chiave della memoria non volatile, o MRAM, una tecnologia di archiviazione di massa che utilizza la magnetizzazione per memorizzare le informazioni. Lì, le fluttuazioni termiche di solito rappresentano una minaccia per la memorizzazione stabile delle informazioni.
I bit P, d'altra parte, funzionano con questifluttuazioni termiche in giunzioni a tunnel magnetici termicamente instabili (stocastici). Precedenti ricerche collaborative tra la Tohoku University e la Purdue University hanno dimostrato un computer probabilistico basato sulla spintronica a temperatura ambiente, costituito da giunzioni di tunnel magnetici stocastici con tempi di rilassamento di millisecondi.
Per realizzare computer probabilisticiuna tecnologia praticabile, è necessario sviluppare giunzioni a tunnel magnetici stocastici con tempi di rilassamento molto più brevi che riducano la scala temporale delle fluttuazioni p-bit. Ciò migliorerà efficacemente la velocità e l'accuratezza dei calcoli.
I ricercatori hanno creato un dispositivo su scala nanometricagiunzioni a tunnel magnetico con asse magnetico piatto. La direzione di magnetizzazione viene aggiornata in media ogni 8 nanosecondi, 100 volte più velocemente del precedente record mondiale.
Il gruppo ha spiegato il meccanismo alla base di questo estremamenteun breve tempo di rilassamento utilizzando l'entropia, una quantità fisica usata per rappresentare la stocasticità di sistemi che non erano stati precedentemente considerati per la dinamica della magnetizzazione. Derivando un'equazione universale che governa l'entropia nella dinamica della magnetizzazione, hanno scoperto che l'entropia aumenta rapidamente nelle giunzioni a tunnel magnetico con un asse facile nel piano con grandi valori di anisotropia magnetica perpendicolare. Il gruppo ha deliberatamente utilizzato un asse magnetico piatto piatto per ottenere tempi di rilassamento più brevi.
Progettato da MTJ è compatibile con i processi attualil'elaborazione di semiconduttori e mostra prospettive significative per la futura implementazione di computer probabilistici ad alte prestazioni. Questa base teorica per la dinamica della magnetizzazione, inclusa l'entropia, è anche di ampia importanza scientifica, e in ultima analisi mostra il potenziale della spintronica nel risolvere questioni controverse nella fisica statistica.
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