贫穷版的量子计算机:首个概率计算机样机问世

原标题:贫穷版的量子计算机:首个概率计算机样机问世

量子计算机尚未准备好解决问题——或还需要数十年的发展,而经典计算机已不足以满足各种现代需求。现在,中间世代的“概率计算机”可能将添补两代计算系统之间的空白期。

普渡大学和日本东北大学的工程师制造出第一台样机,用来演示概率计算的基本单位(称为p-bits)如何执行通常需要量子计算的功能。

18日,《自然》杂志向读者介绍了该设备——可作为构建概率计算机的基础,进而更有效地解决药物研究、加密和网络安全、金融服务,数据分析和供应链等领域中的问题。

当今的计算机系统以0或1二进制比特位的形式存储和使用信息。量子计算机使用的量子位可以同时为0和1。2017年,由普渡大学杰出的电气与计算机工程教授Supriyo Datta领导的研究小组提出了概率计算机的概念,其中的概率位(p-bits)在0和1之间摇摆不定,同时在任意特定时间里又都具有经典值。

Datta说:“许多需要用量子位来解决的问题,也可以用p-bits来解决。或许可以称之为'贫穷版的量子位'。

研究人员说,实现量子位运算需要在极低的环境温度,但p-bits只需要通常电子设备的室温环境,因此可以把现有硬件改造成概率计算机。

该团队发明了磁阻随机存取存储器(MRAM)的改良版,如今某些类型的计算机使用MRAM来存储信息。该技术利用磁体方向来创建对应于1/0的电阻状态。

东北大学的研究人员William Borders,Fusami Shusuke Funk和Hideo Ohno改造了MRAM设备,使其不稳定,以更好地实现p-bits值波动的特性。普渡大学的研究人员将该器件与晶体管结合在一起,制成了一个三端单元,可以控制其波动。8组这样的p-bits单元相互连接就足以构建一台概率计算机。

该电路成功地解决了通常被认为是“量子计算”领域里的问题:将35、161和945等数字因子分解。虽然具体示例中的数字,完全在当今经典计算机的能力范围之内,但是研究人员认为,他们演示的概率方法将占用更少的空间和能量。

“在芯片上,该电路将占用与晶体管相同的面积,但是执行的功能等效数千个晶体管。它还可以通过大量的并行来加快速度。

研究人员说,实际上,要解决有现实意义的问题,需要数百个p-bits——但这并不太遥远。

普渡大学电气与计算机工程系的博士后Kerem Camsari说:“在不久的将来,p-bits可以改良机器的学习能力,或解决复杂的规划问题。

本文译自 phys,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。返回搜狐,查看更多

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