量子計算機(jī)可能還需要幾十年才能做到解決今天經(jīng)典計算機(jī)不夠快或效率不足以解決的問題，但新興的“概率計算機(jī)”可能會彌合經(jīng)典計算和量子計算之間的差距。普渡大學(xué)和日本東北大學(xué)工程師建造了第一個硬件演示概率計算機(jī)的基本單元（稱為p位），如何能夠執(zhí)行通常需要量子計算機(jī)執(zhí)行的計算。

其研究成果發(fā)表在《自然》上期刊上，引入了一種設(shè)備，作為構(gòu)建概率計算機(jī)的基礎(chǔ)。以更有效地解決藥物研究、加密和網(wǎng)絡(luò)安全、金融服務(wù)、數(shù)據(jù)分析和供應(yīng)鏈物流等領(lǐng)域的問題。

經(jīng)典計算機(jī)以稱為比特的0和1形式存儲和使用信息。量子計算機(jī)使用的量子位可以同時為0和1。由普渡大學(xué)電氣和計算機(jī)工程杰出教授蘇普里約·達(dá)塔(Supriyo Datta)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，提出了使用p位概率計算機(jī)的想法，p位在任何給定時間都可以是0或1，并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(chǎn)品一樣在室溫下工作，因此現(xiàn)有的硬件可以用來構(gòu)建概率計算機(jī)。

該團(tuán)隊制造了一種設(shè)備，它是磁阻隨機(jī)存取存儲器(MRAM)的修改版本，有些類型的計算機(jī)現(xiàn)在使用它來存儲信息，該技術(shù)使用磁鐵的取向來創(chuàng)建對應(yīng)于0或1的電阻狀態(tài)。東北大學(xué)研究人員William Borders，Shusuke Fukami和Hideo Ohno改變了一種MRAM設(shè)備，使其故意不穩(wěn)定，以更好地促進(jìn)p位的波動能力。普渡大學(xué)研究人員將這種設(shè)備與晶體管結(jié)合起來，構(gòu)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(gòu)建概率計算機(jī)。該電路成功地解決了通常被認(rèn)為是“量子”的問題：將35、161和945等數(shù)字分解或分解為更小的數(shù)字，這種計算稱為整數(shù)分解。

這些計算完全在當(dāng)今經(jīng)典計算機(jī)的能力范圍內(nèi)，但研究人員認(rèn)為，研究展示的概率方法將占用更少的空間和能量。普渡大學(xué)電氣和計算機(jī)工程博士生艾哈邁德·澤山·佩爾瓦伊茲說：在一個芯片上，這種電路將占用與晶體管相同的面積，但它會執(zhí)行需要數(shù)千個晶體管才能完成的功能。運(yùn)行方式也可以通過大量p位的并行操作來加快計算速度。實際上，需要數(shù)百個p位來解決更大的問題，這并不是太遠(yuǎn)。在不久的將來，p位技術(shù)可以更好地幫助機(jī)器像人類一樣學(xué)習(xí)，或者優(yōu)化貨物進(jìn)入市場的路線。

博科園｜研究/來自：普渡大學(xué)

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1557-9

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