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
Названы породы кошек, которые любят играть в мячик
Наука
Их редко можно увидеть: в сети появились фото далеких островов с высоты МКС
Космос
Зловещие кадры: дикая собака посмеялась в ночи и попала на видео
Наука
Посмотрите на рекордно большой iPhone: он работает по-настоящему
Новости
Астрофизики разгадали тайну происхождения черной дыры в центре Млечного Пути
Наука
Найдено антитело, эффективное против любых штаммов коронавируса
COVID-19
Названы опасные последствия диеты с низким содержанием углеводов
Наука
Создан сверхпрочный и гибкий сплав для самолетов, которые смогут менять форму
Наука
Средства для диагностики рака ищут с помощью «космических пузырьков»
Космос
Генная терапия улучшила зрение до 10 000 раз у пациентов с редким заболеванием
Наука
Опубликовано первое селфи экспериментального солнечного паруса НАСА
Космос
160 мегапикселей и 700 Гб данных: посмотрите на самые детальные фото Луны
Новости
Новая ИТ-волна: как талантливые студенты попадают в штат большой компании
Технологии
Посмотрите, как изменилась Земля за последние 1,8 млрд лет
Наука
ИИ от Google будет искать ответы по содержимому фотографий
Новости
Производительность суперкомпьютера РАН увеличили до 308 Тфлопс
Новости
Как изменится Telegram после ареста Дурова: официальное заявление
Новости
Магнитные наночастицы безопасно разогрели замороженные ткани для пересадки
Наука
Китайские тайконавты изучают древние микробы на борту космической станции
Космос
B MIT разгадали тайну удивительной сохранности коллагена динозавров
Наука