Инженеры из Университета Пердью (США) и Университета Тохоку (Япония) собрали первое устройство, демонстрирующее работу фундаментальных компонентов будущего вероятностного компьютера. Оно выполняет вычисления, для которых обычно прибегают к помощи квантовых машин, рассказывает Science Daily.

Современные компьютеры хранят информацию в виде нулей и единиц. Квантовые — используют квантовые биты, или кубиты, которые могут одновременно выступать и нулями, и единицами. В 2017 группа ученых из Пердью предложила идею вероятностного компьютера, работающего с «p-bits», битами вероятности, которые могут быть либо нулем, либо единицей в любой из отрезков времени, и быстро флуктуируют между двумя этими состояниями.

«Существует группа проблем, которые можно решить при помощи как кубитов, так и вероятностных битов, — объяснил руководитель этой группы, профессор Суприйо Датта. — Можно сказать, что p-bits — это кубиты для бедных».

Тогда как кубитам требуется очень низкая температура, пи-биты работают при комнатной температуре, как обычная электроника .Поэтому современные устройства легко было бы подключить к вероятностному компьютеру.

Исследователи собрали модифицированную версию магниторезистивной оперативной памяти (MRAM), которая применяется в некоторых типах компьютеров для хранения информации. Эта технология использует ориентацию магнитов для создания состояний сопротивления, соответствующих нулю или единице. Ученые изменили MRAM, сделав его намеренно нестабильным, чтобы воспользоваться способностью пи-битов к флуктуации. И соединили схему с транзистором, чтобы создать трехполюсник, флуктуации которого можно контролировать. Восемь таких устройств, связанные между собой, составили вероятностный компьютер.

Цепь успешно справилась с тестовой задачей по факторизации целых чисел, которая выходит за границы возможностей современных классических компьютеров. Однако разработчики убеждены, что вероятностный подход способен на большее.

«На микрочипе такая схема занимает столько же места, как транзистор, но выполняет задачу, для которой потребовалось бы тысяча транзисторов. Также она способна ускорить вычисления посредством параллельной операции с большим количеством пи-битов», — рассказал Ахмед Зишан Перваиз, участник проекта.

На смену архитектуре фон Неймана должна прийти новая, аналоговая статистическая нейросеть, которая будет работать на устройствах, дающих вероятностные ответы, считают ученые из США. Они разработали транзистор гауссова поля для такой нейросети.