「拡張スピン流」の輸送特性とそれに起因する多極子のダイナミクス

“扩展自旋流”的输运特性及其引起的多极动力学

• 批准号: 21K14526
• 负责人: 山口 皓史
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2022)Kyoto University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14526/
• 关键词: リザバー・コンピューティング; スピントルク発振器; 非線形輸送; 非線形Hall効果; 磁気トンネル接合素子; グラフェン; スピントロニクス; スピン流; スピン輸送; 多極子

令和4年度においては、前年度から引き続き研究してきた磁性体を用いた素子におけるリザバー・コンピューティングについて結果をまとめること、および非線形輸送現象の研究に必要な微視的な定式化を行った。磁化を動かすことができる磁性層（自由層）を複数有する素子において、前年度までの研究によってリザバー・コンピューティングにおける計算能力が向上し得ることを見出していた。当該年度においては、磁化のダイナミクスと計算能力の関係について詳細に調べた。従来、計算能力がカオスの付近（縁）で向上すると言われていたことから、本研究に用いた素子においてもカオスが生じるかを調べた。その結果、複数の自由層を有する系においてカオスが出現することがわかった。一方、最近ではecho state propertyと呼ばれる性質を持つダイナミクスの付近で計算能力が向上することが本質的であると指摘されている。そこで本研究の素子において調べると、実際にecho state propertyの縁で計算能力が向上していることがわかった。これらの結果は論文として発表済みである。また、非線形輸送現象についての研究で進展があった。一般に物理量は線形応答のみでなく非線形な応答をすることから、非線形応答について微視的な定式化が必要不可欠である。しかし、従来は半古典的理論によるものが多く、特に温度勾配に対する非線形応答を微視的に定式化したものはほとんどなかった。そこで本研究では、温度勾配を微視的に取り扱う方法を非線形応答に適用できるように拡張した。また、電場と温度勾配を互いに垂直に印加した場合に、その両者に直交する方向へ電流が流れる非線形Hall効果を微視的に定式化し、半古典的解析では見落とされていた寄与があることを見出した。この寄与はある系では主要となることを見つけ、さらに具体的なカイラル結晶のモデルでこの非線形Hall効果が生じることを示した。

Make and 4 year に お い て は, former annual か ら lead き 続 き research し て き た magnetic body を with い た element child に お け る リ ザ バ ー · コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ に つ い て results を ま と め る こ と, お よ び nonlinear transport phenomena の research に necessary な micro visual な demean を line っ た. Magnetization を dynamic か す こ と が で き る magnetic layer (layer) freedom を plural have す る element child に お い て, former annual ま で の research に よ っ て リ ザ バ ー · コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ に お け る が し up to ability to calculate る こ と を shows し て い た. When the annual に お い て は, magnetization の ダ イ ナ ミ ク ス と computing の masato is に つ い て detailed に adjustable べ た. 従, computing が カ オ ス の paying nearly (try) で す upward る と said わ れ て い た こ と か ら, this study に い た element child に お い て も カ オ ス が raw じ る か を adjustable べ た. そ の results, plural の free layer を す る department に お い て カ オ ス が appear す る こ と が わ か っ た. Side, recent で は echo state property と shout ば れ る nature を hold つ ダ イ ナ ミ ク ス の paying nearly で computing が upward す る こ と が essential で あ る と blame さ れ て い る. そ こ で の element of this research child に お い て adjustable べ る と, be interstate に echo state property の try で computing が upward し て い る こ と が わ か っ た. The results of the みである paper と て て て show that みである みである. Youdaoplaceholder0, non-linear transport phenomenon に また て て て で research progress があった. General に quantities は linear 応 answer の み で な く nonlinear な 応 answer を す る こ と か ら, nonlinear 応 answer に つ い て micro visual な demean が need not owe で あ る. し か し, 従 to は half classical theory に よ る も の が く, special に temperature hook with more に す seaborne る nonlinear 応 answer を micro visual に demean し た も の は ほ と ん ど な か っ た. そ こ で this study で は, temperature hook microbeads を に take り Cha う method を nonlinear 応 answer に applicable で き る よ う に company, zhang し た. ま た と temperature, electric field hook with it を い に vertical に Inca し た に, そ の struck the に rectangular す る が flow direction へ current れ る nonlinear Hall unseen fruit を micro visual に demean し, half of classical analytic で は see fall と さ れ て い た send が あ る こ と を shows し た. こ の send は あ る department で は main と な る こ と を see つ け, さ ら に specific な カ イ ラ ル crystallization の モ デ ル で こ の nonlinear Hall unseen born fruit が じ る こ と を shown し た.

项目成果

電場と温度勾配に誘起される非線形Hall効果の微視的理論

电场和温度梯度引起的非线性霍尔效应的微观理论

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口皓史;仲澤一輝;山影相
• 通讯作者: 山影相

Computational capability for physical reservoir computing using a spin-torque oscillator with two free layers

使用具有两个自由层的自旋扭矩振荡器进行物理储层计算的计算能力

• DOI: 10.1103/physrevb.107.054406
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yamaguchi Terufumi;Tsunegi Sumito;Nakajima Kohei;Taniguchi Tomohiro
• 通讯作者: Taniguchi Tomohiro

Computational Capability of Physical Reservoir Computing in Spin Torque Oscillator with Two Free Layers

两层自由层自旋力矩振荡器物理储层计算能力

• 发表时间: 2022
• 作者: Morishita Naoki;Oishi Yasuhiro;Yamaguchi Terufumi;Kusakabe Koichi;山口皓史;山口皓史;山口皓史
• 通讯作者: 山口皓史

磁化構造に起因する非線形スピン輸送現象の微視的理論

磁化结构引起的非线性自旋输运现象的微观理论

• 发表时间: 2022
• 作者: 山口皓史;仲澤一輝;山影相
• 通讯作者: 山影相

Reservoir Computing Capability of Spintronic Devices with Multiple Free Layers

具有多个自由层的自旋电子器件的储层计算能力

• 发表时间: 2022
• 作者: Morishita Naoki;Oishi Yasuhiro;Yamaguchi Terufumi;Kusakabe Koichi;山口皓史;山口皓史
• 通讯作者: 山口皓史