Ученые создали самый быстрый в мире вероятностный компьютер

Ученые из Университета Тохоку впервые разработали технологию наносекундной операции вероятностного бита на основе спинтроники (p-bit), получившего название «квантовый бит бедняка» (q-bit).

Покойный физик Р.П. Фейнман представил вероятностный компьютер, способный работать с вероятностями в масштабе, чтобы обеспечить эффективные вычисления. Используя спинтронику, новейшие технологии сделали первый шаг к реализации видения Фейнмана.

Магнитные туннельные переходы (MTJ) являются ключевым компонентом энергонезависимой памяти или MRAM, технологии массовой памяти, которая использует намагничивание для хранения информации. Там тепловые колебания обычно представляют угрозу для стабильного хранения информации.

P-биты, с другой стороны, работают с этими тепловыми флуктуациями в термически нестабильных (стохастических) магнитных туннельных переходах. Предыдущие совместные исследования между Университетом Тохоку и Университетом Пердью продемонстрировали вероятностный компьютер на основе спинтроники при комнатной температуре, состоящий из стохастических магнитных туннельных переходов с миллисекундными временами релаксации.

Чтобы сделать вероятностные компьютеры жизнеспособной технологией, необходимо разработать стохастические магнитные туннельные переходы с гораздо более короткими временами релаксации, которые уменьшают масштаб времени флуктуации p-бита. Это эффективно повысит скорость и точность вычислений.

Исследователи создали наноразмерное устройство магнитных туннельных переходов с плоской магнитной осью. Направление намагничивания обновляется в среднем каждые 8 ​​наносекунд — это в 100 раз быстрее, чем предыдущий мировой рекорд.

Группа объяснила механизм этого чрезвычайно короткого времени релаксации с помощью энтропии — физической величины, используемой для представления стохастичности систем, которые ранее не рассматривались для динамики намагничивания. Выведя универсальное уравнение, управляющее энтропией в динамике намагничивания, они обнаружили, что энтропия быстро увеличивается в магнитных туннельных переходах с расположенной в плоскости легкой осью с большими величинами перпендикулярной магнитной анизотропии. Группа намеренно использовала плоскую магнитную легкую ось для достижения более коротких времен релаксации.

Разработанный MTJ совместим с текущими процессами обработки полупроводников и показывает существенные перспективы для будущей реализации высокопроизводительных вероятностных компьютеров. Эта теоретическая основа динамики намагниченности, включая энтропию, также имеет широкое научное значение, в конечном итоге показывая потенциал спинтроники в решении спорных вопросов статистической физики.

Читать также:

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Послушайте, как ровер НАСА Perseverance передвигается по Марсу.

Люди могут выдерживать очень низкие температуры даже без источников тепла.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука