Il faudra peut-être encore des décennies avant que les ordinateurs quantiques soient prêts à résoudre des problèmes que les ordinateurs classiques d'aujourd'hui ne sont pas assez rapides ou efficaces pour résoudre, mais l'"ordinateur probabiliste" émergent pourrait combler le fossé entre l'informatique classique et l'informatique quantique.

Des ingénieurs de l'Université Purdue et de l'Université Tohoku au Japon ont construit le premier matériel pour démontrer comment les unités fondamentales de ce qui serait un ordinateur probabiliste, appelées p-bits, sont capables d'effectuer un calcul que les ordinateurs quantiques seraient généralement appelés à effectuer.

L'étude, Publié dans La nature le mercredi (18 sept.), introduit un dispositif qui sert de base à la construction d'ordinateurs probabilistes pour résoudre plus efficacement des problèmes dans des domaines tels que la recherche sur les médicaments, cryptage et cybersécurité, services financiers, analyse des données et logistique de la chaîne d'approvisionnement.

Les ordinateurs d'aujourd'hui stockent et utilisent des informations sous forme de zéros et de uns appelés bits. Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits qui peuvent être à la fois zéro et un. En 2017, un groupe de recherche Purdue dirigé par Supriyo Datta, le professeur distingué Thomas Duncan de l'université en génie électrique et informatique, a proposé l'idée d'un ordinateur probabiliste utilisant des bits p qui peuvent être nuls ou un à un moment donné et fluctuant rapidement entre les deux.

"Il existe un sous-ensemble utile de problèmes résolvables avec des qubits qui peuvent également être résolus avec des p-bits. Vous pourriez dire qu'un p-bit est un "qubit du pauvre", '", a déclaré Datta.

Alors que les qubits ont besoin de températures très froides pour fonctionner, Les p-bits fonctionnent à température ambiante comme l'électronique d'aujourd'hui, afin que le matériel existant puisse être adapté pour construire un ordinateur probabiliste, disent les chercheurs.

L'équipe a construit un appareil qui est une version modifiée de la mémoire vive magnétorésistive, ou MRAM, que certains types d'ordinateurs utilisent aujourd'hui pour stocker des informations. La technologie utilise l'orientation des aimants pour créer des états de résistance correspondant à zéro ou un.

Les chercheurs de l'Université du Tohoku William Borders, Shusuke Fukami et Hideo Ohno ont modifié un périphérique MRAM, le rendant intentionnellement instable pour mieux faciliter la capacité des p-bits à fluctuer. Les chercheurs de Purdue ont combiné ce dispositif avec un transistor pour construire une unité à trois bornes dont les fluctuations pourraient être contrôlées. Huit de ces unités p-bit ont été interconnectées pour construire un ordinateur probabiliste.

Le circuit a résolu avec succès ce qui est souvent considéré comme un problème "quantique":ou l'affacturage, des nombres tels que 35, 161 et 945 en plus petits nombres, un calcul connu sous le nom de factorisation d'entiers. Ces calculs sont bien dans les capacités des ordinateurs classiques d'aujourd'hui, mais les chercheurs pensent que l'approche probabiliste démontrée dans cet article prendrait beaucoup moins de place et d'énergie.

« Sur une puce, ce circuit occuperait la même surface qu'un transistor, mais remplissent une fonction qui aurait nécessité des milliers de transistors. Il fonctionne également d'une manière qui pourrait accélérer le calcul grâce au fonctionnement en parallèle d'un grand nombre de bits p, " a déclaré Ahmed Zeeshan Pervaiz, un doctorat étudiant en génie électrique et informatique à Purdue.

De façon réaliste, des centaines de p-bits seraient nécessaires pour résoudre des problèmes plus importants, mais ce n'est pas si loin, disent les chercheurs.

"Dans le futur proche, les p-bits pourraient mieux aider une machine à apprendre comme un humain ou à optimiser un itinéraire pour que les marchandises se rendent au marché, " dit Kerem Camsari, un associé postdoctoral Purdue en génie électrique et informatique.