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“概率计算机”能弥合计算机和量子计算机之间的差距?
发布时间:2020-06-04 05:01

量子计算机可能还需要几十年才能做到解决今天经典计算机不够快或效率不足以解决的问题,但新兴的“概率计算机”可能会弥合经典计算和量子计算之间的差距。普渡大学和日本东北大学工程师建造了第一个硬件演示概率计算机的基本单元(称为p位),如何能够执行通常需要量子计算机执行的计算。其研究成果发表在《自然》上期刊上,引入了一种设备,作为构建概率计算机的基础。以更有效地解决药物研究、加密和网络安全、金融服务、数据分析和供应链物流等领域的问题。

经典计算机以称为比特的0和1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。由普渡大学电气和计算机工程杰出教授苏普里约·达塔(Supriyo Datta)领导的一个研究小组,提出了使用p位概率计算机的想法,p位在任何给定时间都可以是0或1,并且在两者之间快速波动。有一组有用的问题可以用量子位来解决,也可以用p位来解决。研究人员说,量子比特需要非常低温才能工作,而p比特像今天的电子产品一样在室温下工作,因此现有的硬件可以用来构建概率计算机。

该团队制造了一种设备,它是磁阻随机存取存储器(MRAM)的修改版本,有些类型的计算机现在使用它来存储信息,该技术使用磁铁的取向来创建对应于0或1的电阻状态。东北大学研究人员William Borders,Shusuke Fukami和Hideo Ohno改变了一种MRAM设备,使其故意不稳定,以更好地促进p位的波动能力。普渡大学研究人员将这种设备与晶体管结合起来,构建了一个可以控制波动的三端单元。八个这样的p比特单元被互连以构建概率计算机。该电路成功地解决了通常被认为是“量子”的问题:将35、161和945等数字分解或分解为更小的数字,这种计算称为整数分解。

这些计算完全在当今经典计算机的能力范围内,但研究人员认为,研究展示的概率方法将占用更少的空间和能量。普渡大学电气和计算机工程博士生艾哈迈德·泽山·佩尔瓦伊兹说:在一个芯片上,这种电路将占用与晶体管相同的面积,但它会执行需要数千个晶体管才能完成的功能。运行方式也可以通过大量p位的并行操作来加快计算速度。实际上,需要数百个p位来解决更大的问题,这并不是太远。在不久的将来,p位技术可以更好地帮助机器像人类一样学习,或者优化货物进入市场的路线。

博科园|研究/来自:普渡大学参考期刊《自然》DOI: 10.1038/s41586-019-1557-9博科园|科学、科技、科研、科普关注“博科园”看更多大美宇宙科学

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