新興的「概率計算機」會彌合計算機和量子計算機之間的差距？

2020-10-18 博科園

量子計算機可能還需要幾十年才能做到解決今天經典計算機不夠快或效率不足以解決的問題，但新興的「概率計算機」可能會彌合經典計算和量子計算之間的差距。普渡大學和日本東北大學工程師建造了第一個硬體演示概率計算機的基本單元（稱為p位），如何能夠執行通常需要量子計算機執行的計算。其研究成果發表在《自然》上期刊上，引入了一種設備，作為構建概率計算機的基礎。以更有效地解決藥物研究、加密和網絡安全、金融服務、數據分析和供應鏈物流等領域的問題。

經典計算機以稱為比特的0和1形式存儲和使用信息。量子計算機使用的量子位可以同時為0和1。由普渡大學電氣和計算機工程傑出教授蘇普裡約·達塔(Supriyo Datta)領導的一個研究小組，提出了使用p位概率計算機的想法，p位在任何給定時間都可以是0或1，並且在兩者之間快速波動。有一組有用的問題可以用量子位來解決，也可以用p位來解決。研究人員說，量子比特需要非常低溫才能工作，而p比特像今天的電子產品一樣在室溫下工作，因此現有的硬體可以用來構建概率計算機。

該團隊製造了一種設備，它是磁阻隨機存取存儲器(MRAM)的修改版本，有些類型的計算機現在使用它來存儲信息，該技術使用磁鐵的取向來創建對應於0或1的電阻狀態。東北大學研究人員William Borders，Shusuke Fukami和Hideo Ohno改變了一種MRAM設備，使其故意不穩定，以更好地促進p位的波動能力。普渡大學研究人員將這種設備與電晶體結合起來，構建了一個可以控制波動的三端單元。八個這樣的p比特單元被互連以構建概率計算機。該電路成功地解決了通常被認為是「量子」的問題：將35、161和945等數字分解或分解為更小的數字，這種計算稱為整數分解。

這些計算完全在當今經典計算機的能力範圍內，但研究人員認為，研究展示的概率方法將佔用更少的空間和能量。普渡大學電氣和計算機工程博士生艾哈邁德·澤山·佩爾瓦伊茲說：在一個晶片上，這種電路將佔用與電晶體相同的面積，但它會執行需要數千個電晶體才能完成的功能。運行方式也可以通過大量p位的並行操作來加快計算速度。實際上，需要數百個p位來解決更大的問題，這並不是太遠。在不久的將來，p位技術可以更好地幫助機器像人類一樣學習，或者優化貨物進入市場的路線。

博科園｜研究/來自：普渡大學

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1557-9

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