Experimentální zařízení využívá kvantové vlastnosti pro efektivní zpracování při teplotě místnosti.
Inženýři pracují na návrhu počítačů schopných zvládnout obtížnou třídu úkolů známých jako problémy s kombinatoriální optimalizací. Tyto výzvy jsou ústřední pro mnoho každodenních aplikací, včetně plánování telekomunikací, plánování a optimalizace tras pro cestování.
Současné výpočetní technologie čelí fyzickým limitům toho, jak velkou sílu zpracování může být zabudováno do čipu a energie potřebná k tréninku Umělá inteligence Modely jsou obrovské.
Tým spolupráce z UCLA A UC Riverside zavedla novou strategii pro řešení těchto omezení a řešení některých z nejtěžších optimalizačních problémů. Místo digitálně reprezentace všech informací zpracovává jejich systémová data prostřednictvím sítě oscilátorů – komponent, které se mění sem a tam při definovaných frekvencích. Tato architektura, nazývaná stroj ISING, vyniká v paralelním výpočtu, což umožňuje mnoha výpočty běžet současně. Řešení problému je dosaženo, když oscilátory upadnou do synchronizace.
Kvantové vlastnosti při teplotě místnosti
Ve své zprávě zveřejněné v Aplikováno fyzické kontrolyVědci popsali zařízení, které se spoléhá na kvantové vlastnosti spojující elektrickou aktivitu s vibracemi uvnitř materiálu. Na rozdíl od většiny existujících kvantové výpočetní techniky přístupy, které musí být ochlazeny na extrémně nízké teploty, aby se zachoval jejich kvantový stav, může toto zařízení fungovat při teplotě místnosti.
„Naším přístupem je výpočetní technika inspirovaná fyzikou, která se nedávno ukázala jako slibná metoda pro řešení složitých optimalizačních problémů,“ uvedl odpovídající autor Alexander Balandin, profesor inženýrství Fang LU a významný profesor materiálových věd a inženýrství na UCLA Samueli School of Engineering. „Využívá fyzikální jevy zahrnující silně korelované kondenzát elektronů a fononu pro provádění výpočtu přímo fyzickými procesy, čímž se dosahuje větší energetické účinnosti a rychlosti.“
Materiály spojující kvantovou a klasickou fyziku
Výzkum ukázal, že oscilátory se přirozeně vyvíjejí do pozemního stavu, ve kterém jsou synchronizovány, což umožňuje stroji řešit problémy s kombinatoriální optimalizací.
Balandin a jeho kolegové použili speciální materiál k překlenutí propasti mezi kvantovou mechanikou – kontraintuitivní pravidla upravující interakce mezi subatomickými částicemi – a známější fyzikou každodenního života. Jejich prototypový hardware je založen na formě tantalum sulfidu, „kvantového materiálu“, který umožňuje odhalit přepínání mezi elektrickou a vibrační fází.
Nová technologie má potenciál pro provoz nízkého výkonu; Současně to může být kompatibilní s konvenční silikonovou technologií.
„Jakýkoli nový hardware založený na fyzice musí být integrován do standardní technologie digitálního silikonu CMOS, aby ovlivnil systémy zpracování informací o datech,“ řekl Balandin, člen společnosti Kalifornský institut nanosystémů v UCLAnebo CNSI. „Dvourozměrný materiál vln hustoty vlny, který jsme si vybrali pro tuto demonstraci, má potenciál pro takovou integraci.“
Reference: „Kvantové oscilátorové sítě pro hustotu náboje vlny pro řešení problémů s kombinatoriální optimalizací“ od Jonase Oliviera Browna, Taosha Guo, Fabio Pasqualettiho a Alexander A. Balandin, 18. srpna 2025, Aplikováno fyzické kontroly.
Dva: 10.1103/zmlj-6nn7
Spojené oscilátory v tomto výzkumu byly postaveny v laboratoři UCLA Nanofabrication Laboratory, společně provozované CNSI a UCLA Samueli a testovány v laboratoři UCLA Optimalizované technické materiály.
Studie byla financována Úřadem námořního výzkumu a armádního výzkumného úřadu.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
