ナノMOSFETを利用した単一電子・確率的情報処理回路: 単一電子のランダムな振る舞いの検出と制御

摘要

A MOSFET-based circuit utilizing single electrons is demonstrated at room temperature. Individual electrons randomly passing through the nanoscale silicon-on-insulator MOSFET are monitored by an electrometer in real time. Such a random behavior of single electrons is used for random-number generation suitable for a data processing which stochastically extracts the optimum solution among various ones. The use of electron transport in MOSFETs provides high controllability of the randomness, which prevents extracted solutions from staying at undesirable local minimum, as well as fast generation of random numbers. The present result promises new single-electron applications using nanoscale MOSFETs.%シリコンMOSFETを利用した確率的情報処理回路について報告する．ナノ・スケールMOSFETに流れる電流をアトアンペア以下まで下げることにより，単一電子がランダムなタイミングで流れることを高感度電荷計で観測した．この単一電子のランダムな振る舞いを高品質乱数として利用し，確率的に最適解を導出する回路を実現した．MOSFETを利用するため，ランダム性制御や高速動作が可能となる．また，確率的な回路動作により膨大な情報を効率的に処理することが期待できる．MOSFETを利用した新しいタイプの単電子素子である．