Spintronisen probabilistisen laskennan skaalautuvuus

Tohokun yliopiston ja Yhdysvaltain kansallisen standardien ja teknologian instituutin tutkijoista koostuva ryhmä todensi kokeellisesti p-bitin, probabilististen (p-) tietokoneiden keskeisen rakenneosan, toiminnan.

Saavutus avaa polun kohti laajamittaisia spintronisia p-tietokoneita sovelluksiin, kuten tekoälyyn ja koneoppimiseen.

Monet nousevat laskennalliset ongelmat vaativat tehokasta tutkimusta valtaville määrille mahdollisia tiloja. Perinteiset tietokoneet, jotka käsittelevät binääritietoa peräkkäin, eivät aina sovellu hyvin tällaisiin erittäin rinnakkaisiin tehtäviin.

Probabilistiset tietokoneet käyttävät sen sijaan probabilistisia bittejä eli p-bittejä, jotka vaihtelevat stokastisesti 0:n ja 1:n välillä hyödyntämällä luonnollista fysikaalista satunnaisuutta.

Koska p-tietokoneet voivat nopeasti ottaa useita tiloja, ne herättävät huomiota seuraavan sukupolven laskenta-alustana. Useiden ehdokasteknologioiden joukossa spintroniikkaa pidetään erityisen lupaavana, koska nanomittakaavan magneettiset laitteet voivat luonnollisesti tuottaa todennäköisyyskäyttäytymistä magneettisten fluktuaatioiden kautta.

Tässä työssä tohtorit Ju-Young Yoon, Nuno Cacoilo, Shun Kanai, Shunsuke Fukami, William Andrew Borders ja muut yhteistyökumppanit valmistivat spintronisia p-bittejä suoraan piisirulle yhdistämällä Japanin ja Yhdysvaltojen huippuluokan puolijohdevalmistustekniikoita.

Tutkijat vahvistivat p-bitin toiminnan kaksi olennaista ominaisuutta: lähtöjännitteen stokastiset vaihtelut ajan kuluessa ja aikakeskiarvoistetun lähtöjännitteen ohjattavuus tulojännitteen avulla. Tämä on maailman ensimmäinen demonstraatio spintronisesta p-bitistä, joka on valmistettu monoliittisesti piisirulle käyttäen puolijohde-integroitujen piirien prosesseja.

Tulos avaa tien spintronisten p-tietokoneiden skaalaamiselle paljon nykyisiä manuaalisesti koottuja prototyyppejä pidemmälle. Kehittämällä laite- ja piiriteknologioita edelleen ja lisäämällä integroitujen p-bittien määrää tutkijat odottavat spintronisten p-tietokoneiden pääsevän lähemmäksi laajamittaista käytännön toteutusta.

Aiheesta aiemmin:

Täysdigitaalinen ratkaisu skaalautuvalle todennäköisyyslaskennalle

Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä

Maailman nopein spintroninen p-bitti