2021年 | プレスリリース?研究成果
スピントロニクス疑似量子ビットを従来比100倍超に高速化～エントロピーを用いた磁化のブラウン运动の新しい理解に基づき演算速度の向上に道筋～
【本学研究者情报】
〇本学代表者所属?职?氏名：电気通信研究所?助教?金井 骏
【発表のポイント】
- スピントロニクス技术を用いた拟似的な量子ビット(确率ビット：笔ビット)で1秒间に1亿回以上状态を更新する重要技术を开発
- エントロピーの概念を非平衡动的磁化过程へ导入することで笔ビットの高速动作原理を解明
- 厂辞肠颈别迟测5.0での活跃が期待される、复雑な计算问题の処理を得意とする「确率论的」コンピューターの开発を加速
【概要】
「量子コンピューター」や「确率论的コンピューター」など、「不确定性」や「确率性」を积极的に利用した従来にないコンピューターが注目を集めており、これらを実现するための、电子の持つ电気的性质と磁気的性质(スピン)の同时利用に立脚する「スピントロニクス」注1)技术の活用が有望视されています。
东北大学电気通信研究所の金井骏助教、早川佳祐博士前期课程学生、大野英男教授(现、総长)、深见俊辅教授らは、スピントロニクス技术を用いた拟似量子ビット(确率ビット：笔ビット)素子を、1秒间に1亿回(従来比100倍)动作(「物忘れ」)させるための重要技术を开発すると共に、これまで着目されてこなかった动的磁化状态の「エントロピー」を考虑することでその物理的起源が説明されることを示しました。本成果は、确率论的コンピューターの研究开発を加速するものです。加えて、「ゆらぎの定理」などの非平衡热统计物理学の新概念とスピントロニクスを繋ぐ革新的な手法を提供することが期待されます。
本研究成果は2021年3月17日付で米国の科学誌「Physical Review Letters」及び「Physical Review B」で各一報ずつが連携論文として公開され、いずれの科学誌においても「編集者推薦論文」として高い評価を受けました。
図1)
(左上)作製した磁気トンネル接合素子の构造：数字はナノメートルの単位。
(右上)走査型电子顕微镜像：楕円形の素子を上から撮影した様子。
(左下)素子抵抗の外部磁场依存性：直流で测定した素子の抵抗を示している。磁気抵抗効果により、磁化方向の変化に対応した抵抗変化が観测された。
(右下)対応する状态の模式図：ビットの「0」と「1」に対応したエネルギーポテンシャルと、その间にあるエネルギー障壁の磁场依存性、热ゆらぎによる状态迁移の様子を示しており、それぞれ左下の図の抵抗の状态に対応している。
【用语解説】
注１）スピントロニクス
电子の持つ电気的性质(电荷)と磁気的性质(スピン)を同时に利用することで発现する物理现象を明らかにし、工学的に利用することを目指す学术分野。スピンの持つ量子的性质はナノメートル(10のマイナス9乗メートル)のスケールで顕着に见られ、微细加工技术の进展とともに様々な関连现象が発见されてきた。例えば従来は不可能であった磁気的性质や磁化方向の电気的な検出や制御(スピントルク磁化反転)、电気伝导特性の磁场や磁化による制御などが可能となり、现在も様々な现象が発见され続けている。
问い合わせ先
研究に関すること
东北大学电気通信研究所
助教 金井 駿
电话 022-217-5555
贰-尘补颈濒 蝉办补苍补颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
报道に関すること
东北大学电気通信研究所 総務係
电话 022-217-5420
贰-尘补颈濒 蝉辞尘耻*谤颈别肠.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）