Создан первый в мире чип для вероятностного компьютера

Спинтронный вероятностный бит (p‑бит) впервые интегрировали в кремниевый чип. Это достижение открывает путь к созданию крупномасштабных спинтронных p‑компьютеров для таких применений, как искусственный интеллект и машинное обучение.

Многие современные вычислительные задачи требуют эффективного перебора огромного числа возможных состояний. Обычные компьютеры, последовательно обрабатывающие двоичную информацию, не всегда для этого подходят. Вероятностные же машины работают на p‑битах, которые случайным образом, используя внутреннюю физическую неопределенность, переключаются между 0 и 1. Поскольку p‑компьютеры способны быстро перебирать множество состояний, они перспективны как платформа для вычислений следующего поколения. Особенно многообещающей считается спинтроника — наноразмерные магнитные элементы естественным образом создают вероятностное поведение за счет магнитных флуктуаций.

Обычную часть микросхемы — транзисторы и нижние слои межсоединений — изготовили в США по 130‑нм КМОП-процессу. В Университете Тохоку на пластину добавили суперпарамагнитные наноприборы и верхние электроды.

Результаты испытаний чипа опубликованы в журнале IEEE Electron Device Letters. Подтверждены два основных свойства p‑бита: случайные колебания выходного напряжения во времени и возможность управлять его средним значением с помощью входного сигнала.

Успешный опыт открывает путь к масштабированию спинтронных p‑компьютеров далеко за пределы нынешних лабораторных прототипов, собранных вручную. Дальнейшее совершенствование устройств и схемотехники, а также увеличение числа интегрированных p‑битов позволит приблизить эти машины к крупномасштабному практическому внедрению.