Fra bits til p-bits:Et skridt tættere på probabilistisk databehandling

Forskere fra Tohoku University i Japan har udviklet en matematisk beskrivelse af, hvad der sker i små magneter, når de svinger mellem tilstande, når en elektrisk strøm og et magnetfelt påføres. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications , kunne fungere som grundlaget for konstruktion af mere avancerede computere, der kan kvantificere usikkerhed, mens komplekse data fortolkes.

Klassiske computere har bragt os så langt, men der er nogle problemer, som de ikke kan løse effektivt. Forskere har arbejdet på at løse dette ved at udvikle computere, der kan bruge kvantefysikkens love til at genkende mønstre i komplekse problemer. Men disse såkaldte kvantecomputere er stadig i deres tidlige udviklingsstadier og er ekstremt følsomme over for deres omgivelser og kræver ekstremt lave temperaturer for at fungere.

Nu ser forskere på noget andet:et koncept kaldet probabilistisk databehandling. Denne type computer, som kunne fungere ved stuetemperatur, ville være i stand til at udlede potentielle svar fra komplekse input. Et forenklet eksempel på denne type problemer ville være at udlede information om en person ved at se på deres købsadfærd. I stedet for at computeren giver et enkelt, diskret resultat, udvælger den mønstre og giver et godt bud på, hvad resultatet kan blive.

Der kan være flere måder at bygge sådan en computer på, men nogle videnskabsmænd undersøger brugen af ​​enheder kaldet magnetiske tunnelforbindelser. Disse er lavet af to lag magnetisk metal adskilt af en ultratynd isolator. Når disse nanomagnetiske enheder aktiveres termisk under en elektrisk strøm og et magnetfelt, tunnelerer elektroner gennem det isolerende lag. Afhængigt af deres spin kan de forårsage ændringer eller fluktuationer i magneterne. Disse udsving, kaldet p-bits, som er alternativet til de on/off eller 0/1 bits, vi alle har hørt om i klassiske computere, kunne danne grundlag for probabilistisk beregning. Men for at konstruere probabilistiske computere skal videnskabsmænd være i stand til at beskrive den fysik, der sker i magnetiske tunnelforbindelser.

Det er præcis, hvad Shun Kanai, professor ved Tohoku University's Research Institute of Electrical Communication, og hans kolleger har opnået.

"Vi har eksperimentelt afklaret 'switching-eksponenten', der styrer fluktuation under forstyrrelser forårsaget af magnetfelt og spin-overførselsmoment i magnetiske tunnelforbindelser," siger Kanai. "Dette giver os det matematiske grundlag for at implementere magnetiske tunnelforbindelser i p-bitten for på en sofistikeret måde at designe probabilistiske computere. Vores arbejde har også vist, at disse enheder kan bruges til at undersøge uudforsket fysik relateret til termisk aktiverede fænomener." + Udforsk yderligere

Demonstrer verdens hurtigste spintronics p-bit