Reservoir computing nodes utilizing single-electron effects in random arrays of nanoparticles

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題では，ナノ粒子の集合体を作製し，これがリザバーとして機能することを実証する。ナノ粒子の集合体の中では，微小トンネル接合のネットワークが形成され，単一電子トランジスタ（SET）がランダムに接続されている状態にあり，これ利用して，これまでにないナノ粒子集合体のリザバーを超小型固体集積回路として実現し，リザバーコンピューティング動作を実証する。3年目となる2022年度での主たる成果は次の通りである。まず，ナノ粒子集合体作製プロセスの実績を積むことができた。直径約200 nmの円周上に配置された6本の金端子の先端部付近に，誘電泳動もしくは多段階液浸法で金ナノ粒子集合体を作製し，いずれの方法においても非線形応答をする素子を作製することができた。なお，誘電泳動を使用する場合は，2年目に組み上げた誘電泳動自動停止装置を用いた。作製した素子の電気的特性の評価としては，通常の電流－電圧特性，2年目に確立した入力電圧－出力電流特性に加えて，入力電圧－出力電圧特性の測定方法を立ち上げた。まず，1入力－３出力の構成において，正弦波入力電圧に対する出力電流を測定し，その結果を用いた任意波形合成実験を行った。出力ターゲット波形は，三角波，矩形波，余弦波とし，計算機上にてリッジ回帰によって重みづけを行った。出力が3つに限られていたため，波形合成には誤差が生じたが，遅延を入れた３素子構造を計算機上に構築して誤差を減少させることに成功した。年度末に１入力－５出力の構成において，正弦波入力電圧に対する出力電圧を取得することができた。現在，その特性解析および任意波形合成応用について取り組んでいる。これらの3年目の成果については，一部を国内学会にて口頭発表しているが，主たる内容については4年目に発表する予定であり，国際会議への発表申し込みを済ませたものもある。