Todavía pueden pasar décadas antes de que las computadoras cuánticas estén listas para resolver problemas que las computadoras clásicas de hoy no son lo suficientemente rápidas o eficientes para resolver, pero la "computadora probabilística" emergente podría cerrar la brecha entre la computación clásica y la cuántica.
Los ingenieros de la Universidad de Purdue y la Universidad de Tohoku en Japón han construido el primer hardware para demostrar cómo las unidades fundamentales de lo que sería una computadora probabilística, llamadas p-bits, son capaces de realizar un cálculo que las computadoras cuánticas generalmente se llamaríana realizar.
El estudio, publicado en Naturaleza el miércoles 18 de septiembre, presenta un dispositivo que sirve como base para construir computadoras probabilísticas para resolver problemas de manera más eficiente en áreas como investigación de drogas, encriptación y ciberseguridad, servicios financieros, análisis de datos y logística de la cadena de suministro.
Las computadoras de hoy almacenan y usan información en forma de ceros y unos llamados bits. Las computadoras cuánticas usan qubits que pueden ser cero y uno al mismo tiempo. En 2017, un grupo de investigación de Purdue dirigido por Supriyo Datta, Thomas Duncan de la universidadEl distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática, propuso la idea de una computadora probabilística que utiliza bits p que pueden ser cero o uno en un momento dado y fluctuar rápidamente entre los dos.
"Hay un subconjunto útil de problemas que se pueden resolver con qubits que también se pueden resolver con bits p. Se podría decir que un bit p es un 'qubit de pobre'", dijo Datta.
Mientras que los qubits necesitan temperaturas realmente frías para funcionar, los bits p funcionan a temperatura ambiente como la electrónica actual, por lo que el hardware existente podría adaptarse para construir una computadora probabilística, dicen los investigadores.
El equipo construyó un dispositivo que es una versión modificada de memoria de acceso aleatorio magnetorresistivo, o MRAM, que algunos tipos de computadoras usan hoy para almacenar información. La tecnología usa la orientación de imanes para crear estados de resistencia correspondientes a cero o uno.
Los investigadores de la Universidad de Tohoku William Borders, Shusuke Fukami y Hideo Ohno alteraron un dispositivo MRAM, lo que lo hizo intencionalmente inestable para facilitar mejor la capacidad de fluctuación de los p-bits. Los investigadores de Purdue combinaron este dispositivo con un transistor para construir una unidad de tres terminales cuyolas fluctuaciones podrían controlarse. Ocho unidades de este tipo de bits fueron interconectadas para construir una computadora probabilística.
El circuito resolvió con éxito lo que a menudo se considera un problema "cuántico": descomponer o factorizar números como 35,161 y 945 en números más pequeños, un cálculo conocido como factorización de enteros. Estos cálculos están dentro de las capacidades de las computadoras clásicas de hoy en día, pero los investigadores creen que el enfoque probabilístico demostrado en este documento ocuparía mucho menos espacio y energía.
"En un chip, este circuito ocuparía la misma área que un transistor, pero realizaría una función que habría requerido la ejecución de miles de transistores. También funciona de una manera que podría acelerar el cálculo a través de la operación en paralelo de ungran cantidad de p-bits ", dijo Ahmed Zeeshan Pervaiz, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática en Purdue.
Siendo realistas, se necesitarían cientos de p-bits para resolver problemas más grandes, pero eso no está muy lejos, dicen los investigadores.
"En el futuro cercano, los p-bits podrían ayudar mejor a una máquina a aprender como lo hace un humano u optimizar una ruta para que los bienes viajen al mercado", dijo Kerem Camsari, un asociado postdoctoral de Purdue en ingeniería eléctrica e informática.
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Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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