凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年10月31日
]
标题: 用于磁隧道结玻尔兹曼机的Toffoli门 gadget
标题: A Toffoli Gadget for Magnetic Tunnel Junctions Boltzmann Machines
摘要: 磁性隧道结(MTJs)对于非常规计算应用具有极大的兴趣。 Toffoli门是一种通用可逆逻辑门,能够构建任意布尔电路。 在这里,我们展示了一种概念验证的构建装置,该装置将Toffoli门的真值表编码到耦合单轴纳米磁体的基态中,这些纳米磁体可以形成垂直磁化MTJ的自由层。 该构建具有三个输入位、三个输出位和一个辅助位。 我们数值模拟了七个巨自旋在随机朗道-利夫希茨-吉布斯(s-LLG)方程下的演化。 我们研究了各向异性与交换耦合强度比值$H_A/H_\text{ex}$对设备工作的影响。 我们发现,对于$H_A/H_\text{ex} \lesssim 0.93$,自旋仅在LLG动力学下演化为Toffoli门真值表配置,而更高的$H_A/H_\text{ex}$比值由于次优亚稳态需要热退火。 在我们选择的退火程序下,具有热退火的s-LLG模拟在$H_A/H_\text{ex}\simeq3.0$范围内实现了100%的成功率。 基于MTJ自由层构建Toffoli门的可行性凸显了它们在设计新型MTJ电路中的潜力。
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