【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自旋电子学、磁器件、半导体器件领域，特别是涉及一种概率分布可调的真随机概率发生器及概率发生方法。
技术介绍
1、随机数发生器被广泛用于生成各种应用的随机值。由于希望能够以安全的方式进行通信，计算机有一些内部系统来生成加密密钥。这些加密密钥通常是随机的“0”和“1”数字，由一个“随机数字发生器”(rng)生成。随机数字发生器生成“0”和“1”数字的随机性期望被设计成完全不可预测的，包括对那些知道随机数字发生器如何设计的人。一个“真随机数发生器”(trng)使用一个非决定性的来源来产生随机性。
2、在统计学、数学与机器学习中，对于组合优化问题，蒙特卡洛相关算法往往有较大求解速度与效率优势，而此类算法需要大量随机数参与求解过程。此类算法期待获取高质量的、独立的、大量真随机数参与运算以提高可求解问题的规模和求解收敛速度。而概率分布可调的概率单元在类似算法中有很大应用前景。
3、深度神经网络(dnn)受到生物系统中信息处理和分布式通信节点的启发，已成功应用于计算机视觉、语音识别、自然语言处理、药物设计、医学图像分析、气候科学和材料检测等领域。它们产生的结果与人类专家的表现相当，在某些情况下甚至超过了人类专家的表现。然而，大多数dnn容易受到对抗性攻击，其形式是对输入的细微扰动，导致模型预测不正确的输出，从而对其在安全关键型人工智能任务中的应用构成严重威胁。缓解这个问题的一个有效方法是在神经网络中引入随机性。网络的随机行为可增强其在面对特定攻击时的鲁棒性和稳定性。
4、真随机数发生器可以通过
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的目的是提供一种概率分布可调的真随机概率发生器及概率发生方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供了一种概率分布可调的真随机概率发生器，包括：
4、至少一级真随机概率发生单元；以及
5、强度控制单元，与至少一级真随机概率发生单元相连接，用于控制至少一级真随机概率发生单元的纳米磁体之间的耦合强度或者其耦合强度的分布函数。
6、可选地，真随机概率发生单元包括：
7、电介质层、人工自旋冰层、以及在电介质层和人工自旋冰层之间的保护层；其中，人工自旋冰层为多层膜结构的纳米磁体阵列。
8、可选地，强度控制单元包括：
9、电场产生件，与至少一级真随机概率发生单元相连接；以及
10、概率控制件，与电场产生件相连接，用于通过控制电场产生件向纳米磁体施加电压，以控制至少一级真随机概率发生单元的纳米磁体之间的耦合强度或者其耦合强度的分布函数。
11、可选地，在纳米磁体阵列中，每层膜结构的厚度范围为0.01nm-10nm；纳米磁体的尺寸范围为横向0.1nm-1000nm，纵向0.1nm-1000nm，间隙0.1nm-1000nm。
12、可选地，在纳米磁体阵列中，纳米磁体的排列为一维链型、笼目型、正方晶格、斜方晶格、三角晶格、六边形晶格、红宝石晶格、八边形晶格、十二边形晶格及其他能够在空间中完全密堆的晶格结构。
13、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
14、本专利技术提供了一种概率分布可调的真随机概率发生器，包括：至少一级真随机概率发生单元；以及强度控制单元，与至少一级真随机概率发生单元相连接，用于控制至少一级真随机概率发生单元的纳米磁体之间的耦合强度或者其耦合强度的分布函数。本专利技术利用纳米磁体阵列实现了概率分布可调的真随机概率单元。
15、本专利技术还提供了一种应用于上述任意一项的概率分布可调的真随机概率发生器的概率发生方法，包括：
16、对至少一级真随机概率发生单元进行退磁操作，以产生真随机性；
17、将磁化状态分布转化为电阻分布，并通过施加电压方式调整纳米磁体之间的耦合关系，产生不同的分布概率。
18、可选地，退磁操作包括飞秒激光退磁、热退磁和振荡磁场退磁。
19、可选地，将磁化状态分布转化为电阻分布，具体包括：
20、通过探测反常霍尔电阻、利用磁性隧道结或其他电学探测手段，将磁化状态分布转化为电阻分布。
21、可选地，施加电压方式为第一方式或者第二方式；
22、第一方式为在第一方向上施加电场的方式；第一方向与真随机概率发生单元中的人工自旋冰层的各向异性成设定范围；设定范围为0°至90°夹角范围；
23、第二方式为在第二方向上施加电场的方式；第二方向为真随机概率发生单元中的人工自旋冰层各向异性的方向。
24、可选地，铁磁耦合导致纳米磁体的磁化状态趋于平行排列和/或反平行排列。
25、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
26、本专利技术提供了一种概率分布可调的真随机概率发生器的概率发生方法，包括：对至少一级真随机概率发生单元进行退磁操作，以产生真随机性；将磁化状态分布转化为电阻分布，并通过施加电场方式调整纳米磁体之间的耦合关系，产生不同的分布概率。本专利技术利用纳米磁体阵列实现了概率分布可调的真随机概率单元。
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1.一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，真随机概率发生单元包括：
3.根据权利要求1所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，强度控制单元包括：
4.根据权利要求2所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，在纳米磁体阵列中，每层膜结构的厚度范围为0.01nm-10nm；纳米磁体的尺寸范围为横向0.1nm-1000nm，纵向0.1nm-1000nm，间隙0.1nm-1000nm。
5.根据权利要求2所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，在纳米磁体阵列中，纳米磁体的排列为一维链型、笼目型、正方晶格、斜方晶格、三角晶格、六边形晶格、红宝石晶格、八边形晶格、十二边形晶格及其他能够在空间中完全密堆的晶格结构。
6.一种应用于权利要求1-5任意一项所述的概率分布可调的真随机概率发生器的概率发生方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的概率发生方法，其特征在于，退磁操作包括飞秒激光退磁
8.根据权利要求6所述的概率发生方法，其特征在于，将磁化状态分布转化为电阻分布，具体包括：
9.根据权利要求6所述的概率发生方法，其特征在于，施加电压方式为第一方式或者第二方式；
10.根据权利要求6所述的概率发生方法，其特征在于，铁磁耦合导致纳米磁体的磁化状态趋于平行排列和/或反平行排列。
...【技术特征摘要】
1.一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，真随机概率发生单元包括：
3.根据权利要求1所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，强度控制单元包括：
4.根据权利要求2所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，在纳米磁体阵列中，每层膜结构的厚度范围为0.01nm-10nm；纳米磁体的尺寸范围为横向0.1nm-1000nm，纵向0.1nm-1000nm，间隙0.1nm-1000nm。
5.根据权利要求2所述的一种概率分布可调的真随机概率发生器，其特征在于，在纳米磁体阵列中，纳米磁体的排列为一维链型、笼目型、正方...
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