东北大学 磁性隧道结器件的俯视扫描电子显微镜图像
信用:K
Hayakawa等人
东北大学的研究人员首次开发了基于自旋电子学的概率位(p位)纳秒操作技术——被称为“穷人的量子位”(q位)
已故物理学家R
P
费曼设想了一种能够处理大规模概率的概率计算机，以实现高效计算
“利用自旋电子学，我们的最新技术在实现费曼的愿景方面迈出了第一步，”东北大学电气通信研究所教授、该研究的主要作者顺金奈说
磁隧道结是非易失性存储器或MRAM的关键组成部分，这是一种利用磁化来存储信息的大规模生产的存储技术
在那里，热波动通常对信息的稳定存储构成威胁
另一方面，p位在热不稳定(随机)mtj中随着这些热波动起作用
东北大学和普渡大学之前的合作研究展示了一种基于自旋电子学的室温下的概率计算机，由具有毫秒级长弛豫时间的随机mtj组成
为了使概率计算机成为一种可行的技术，有必要开发具有更短弛豫时间的随机mtj，以减小p位的波动时间尺度
这样做将有效地提高计算速度/精度
反映磁化状态和比特状态的实时测量的传输电压信号
观察到弛豫时间，定义为平均每秒超过1亿次的开关时间
信用:K
Hayakawa等人
东北大学的研究小组，由金井秀夫教授(现任东北大学校长)和俊介·富康教授组成，生产了一种具有平面内易磁化轴的纳米级MTJ器件(图
1)
磁化方向平均每8纳秒更新一次，比之前的世界纪录快100倍(图2)
该小组利用熵解释了这种极短弛豫时间的机制，熵是一种物理量，用来表示系统的随机性，而这种随机性以前并没有考虑到磁化动力学
推导出一个控制磁化动力学中熵的普遍方程，他们发现在具有较大垂直磁各向异性的面内易磁化轴的磁隧道结中，熵迅速增加
该小组有意采用面内磁易轴来实现更短的弛豫时间
“开发的MTJ与当前的半导体后端工艺兼容，并显示出未来实现高性能概率计算机的巨大希望，”加奈补充说
“我们的包括熵在内的磁化动力学理论框架也具有广泛的科学含义，最终显示了自旋电子学对统计物理中有争议的问题做出贡献的潜力
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