Создан квантовый компьютер «для бедных», способный работать при комнатной температуре

Создан квантовый компьютер «для бедных», способный работать при комнатной температуре

Спецпроекты

ru/inc/design2019/img/icons/caret-down.png" alt="">

Опираясь на законы спинтроники, американско-японская группа ученых создала вероятностный компьютер на базе p-битов. Они могут использоваться как квантовые q-биты, но при этом способны работать при комнатной температуре и взаимодействовать с большим количеством соседних битов.

Исследователи из японского Университета Тохоку и американского Университета Пердью создали нетрадиционную спинтронную вычислительную схему и доказали с ее помощью практическую применимость концепции так называемых вероятностных вычислений. Исследования велись при участии нынешнего президента Университета Тохоку профессора Хидео Оно (Hideo Ohno), их результаты были опубликованы в журнале Nature.

Вероятностные вычисления выполняются с использованием вероятностных битов, или p-битов, состояние которых колеблется во времени между 0 и 1. Они аналогичны квантовым вычислениям, где используется суперпозиция 0 и 1 квантовых битов, или q-битов.

Исследовательской группе удалось создать спинтронный p-бит со стохастическим магнитным туннельным переходом (s-MTJ). Также команда создала элементарный вероятностный компьютер, вдохновленный концепциями асинхронных нейронных сетей. С использованием этого компьютера в качестве примера решения задач оптимизации, была произведена факторизация целых чисел, то есть разложение их на простые множители.

В ходе процедуры был использован модифицированный алгоритм квантового отжига и реализовано взаимодействие до четырех тел. Исследователям удалось разложить 35 на 5 и 7 с помощью четырех p-битов, 161 — на 23 и 7 с помощью шести p-битов, и 945 — на 63 и 15 с помощью восьми p-битов.

Напомним, большая часть q-битов работает при чрезвычайно низкой температуре и зачастую взаимодействует только с соседними q-битами. В отличие от них, спинтронные p-биты, которые могут использоваться как q-биты, работают при комнатной температуре с несколькими p-битами даже на больших расстояниях, при этом существует возможность их корреляции электрическими средствами.

Спинтронные p-биты можно реализовать с помощью небольшой модификации зрелой энергонезависимой памяти, такой как магниторезистивная память с произвольным доступом (MRAM). Плотность ее интеграции существенно превышает мегабитный диапазон. В этом смысле развитый р-бит можно рассматривать как «q-бит для бедных», считают в японском университете.

dsuper.jpg

Созданная спинтронная вычислительная схема лучше всего подойдет для тех классов задач, где допустимы приближенные решения. Это связано с тем, что вероятностный компьютер использует естественную стохастичность s-MTJ вместо того, чтобы искусственно вводить ее в детерминистический компьютер.

Ученые пришли к выводу, что вероятностные компьютеры спинтроники выигрывают в сравнении с квантовыми компьютерами, поскольку могут работать при комнатной температуре, позволяют простую реализацию взаимодействия многих тел и располагают зрелыми фундаментальными технологиями MRAM.

Современные ПК достаточно успешно работают с большими массивами данных, находя в них алгоритмы и отдельные сведения. Но там, где закономерность не прослеживается из-за недостатка информации, или, наоборот, из-за слишком большого ее объема, традиционные компьютеры не могут помочь. Однако с этими задачами могут справиться квантовые вычислительные системы, превосходство которых над традиционными было неоднократно доказано.

Квантовый компьютер можно применить для решения проблем моделирования в области химии, поскольку традиционная техника не может, например, смоделировать квантовые состояния даже простой молекулы из-за их большого количества. Компании вроде IBM уже разработали методики, позволяющие исследовать симуляцию химических задач с помощью квантовых процессоров. В перспективе на квантовых компьютерах можно будет осуществлять моделирование сложных молекул и высокоточное предсказание химических свойств.

Квантовые приложения в дальнейшем могут быть использованы для создания новых медикаментов, поскольку с их помощью можно моделировать сложные молекулярные и химические реакции. Также они найдут применение в глобальной логистике, где помогут в построении каналов поставок в наиболее загруженные периоды — например, в праздничный сезон. В сфере инвестиций квантовые инструменты применимы для моделирования финансовых данных и ликвидации факторов риска в процессе инвестиций.

Кроме того, они дадут возможность осуществлять поиск по чересчур большим массивам данных с помощью усиленного искусственного интеллекта, что пригодится при поиске изображений или видео. Также квантовые алгоритмы смогут повысить безопасность облачных вычислений и конфиденциальной информации за счет законов квантовой физики.

Western Digital уходит с рынка СХД

На процессорах «Эльбрус» выпущен дешевый многопользовательский ПК. Цена

Создан первый российский суперкомпьютер с «бесконечным» масштабированием

У властей просят 133 миллиарда на роботов, чтобы Россия за шесть лет догнала Запад

На севере России построят сеть ЦОДов стоимостью 10 миллиардов

ФНС решила обанкротить «Т-платформы», чей глава арестован из-за ПК на «Байкалах» для МВД

Игорь Маковский

генеральный директор «Россети Центр»

Рейтинги CNews

Крупнейшие поставщики ИТ на промышленные предприятия

Рейтинги CNews

Крупнейшие поставщики ИТ на промышленные предприятия

Олег Баранов

управляющий партнер «Неофлекс»

Игорь Маковский

генеральный директор «Россети Центр»

Все права защищены © 1995 – 2019

Материалы, помеченные знаком ■ опубликованы на коммерческой основе