Les scientifiques de l'Université de Tohoku au Japon ont développé une description mathématique de ce qui se passe dans de minuscules aimants lorsqu'ils fluctuent entre les états lorsqu'un courant électrique et un champ magnétique sont appliqués. Leurs conclusions, publiées dans la revue Nature Communications , pourrait servir de base à la conception d'ordinateurs plus avancés capables de quantifier l'incertitude tout en interprétant des données complexes.

Les ordinateurs classiques nous ont amenés jusqu'ici, mais il y a certains problèmes qu'ils ne peuvent pas résoudre efficacement. Les scientifiques ont travaillé pour résoudre ce problème en concevant des ordinateurs capables d'utiliser les lois de la physique quantique pour reconnaître des modèles dans des problèmes complexes. Mais ces soi-disant ordinateurs quantiques en sont encore à leurs premiers stades de développement et sont extrêmement sensibles à leur environnement, nécessitant des températures extrêmement basses pour fonctionner.

Aujourd'hui, les scientifiques étudient quelque chose de différent :un concept appelé calcul probabiliste. Ce type d'ordinateur, qui pourrait fonctionner à température ambiante, serait capable de déduire des réponses potentielles à partir d'entrées complexes. Un exemple simpliste de ce type de problème serait de déduire des informations sur une personne en examinant son comportement d'achat. Au lieu que l'ordinateur fournisse un résultat unique et discret, il sélectionne des modèles et fournit une bonne estimation de ce que pourrait être le résultat.

Il pourrait y avoir plusieurs façons de construire un tel ordinateur, mais certains scientifiques étudient l'utilisation de dispositifs appelés jonctions tunnel magnétiques. Ceux-ci sont constitués de deux couches de métal magnétique séparées par un isolant ultrafin. Lorsque ces dispositifs nanomagnétiques sont activés thermiquement sous un courant électrique et un champ magnétique, les électrons traversent la couche isolante. En fonction de leur rotation, ils peuvent provoquer des changements ou des fluctuations au sein des aimants. Ces fluctuations, appelées p-bits, qui sont l'alternative aux bits on/off ou 0/1 dont nous avons tous entendu parler dans les ordinateurs classiques, pourraient constituer la base du calcul probabiliste. Mais pour concevoir des ordinateurs probabilistes, les scientifiques doivent être capables de décrire la physique qui se produit dans les jonctions tunnel magnétiques.

C'est précisément ce que Shun Kanai, professeur à l'Institut de recherche en communication électrique de l'Université de Tohoku, et ses collègues ont réalisé.

"Nous avons expérimentalement clarifié" l'exposant de commutation "qui régit la fluctuation sous les perturbations causées par le champ magnétique et le couple de transfert de spin dans les jonctions tunnel magnétiques", explique Kanai. "Cela nous donne la base mathématique pour implémenter des jonctions tunnel magnétiques dans le p-bit afin de concevoir de manière sophistiquée des ordinateurs probabilistes. Notre travail a également montré que ces dispositifs peuvent être utilisés pour étudier la physique inexplorée liée aux phénomènes thermiquement activés." + Explorer plus loin

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