شاید چند دهه طول بکشد تا کامپیوترهای کوانتومی، آماده حل مسائلی شوند که کامپیوترهای سنتی امروزی به اندازه کافی در آن‌ها سریع یا کارآمد نیستند، اما نسل جدیدی از کامپیوترهای نوظهور به نام کامپیوترهای احتمالاتی (probabilistic computers) می‌توانند شکاف بین محاسبات کلاسیکی و کوانتومی را پر نمایند! با دیپ لوک همراه باشید…
مهندسان دانشگاه پردو (Purdue University) و توهوکوی ژاپن، برای اولین بار سخت‌افزاری ساخته‌اند که ثابت می‌کند واحدهای بنیادی یک کامپیوتر احتمالاتی یا پی بیت ها (p-bits) قادر به انجام محاسباتی هستند که انجام آن‌ها از کامپیوترهای کوانتومی انتظار می‌رود. این پژوهش که نتایج آن، چند روز پیش در مجله Nature منتشر شد، دستگاهی را معرفی می‌کند که به عنوان پایه‌ای برای ساخت کامپیوترهای احتمالاتی و به منظور حل کارآمدتر مسائل در حوزه‌هایی مانند پژوهش‌های دارویی، رمزنگاری و امنیت سایبری، خدمات مالی، تحلیل داده‌ها و آمایش زنجیره تامین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کامپیوترهای امروزی، اطلاعات را به شکل صفر و یک ذخیره و استفاده می‌کنند. کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت ها استفاده می‌کنند که همزمان می‌تواند هم صفر و هم یک باشند. گروه تحقیقاتی پردو در سال ۲۰۱۷، ایده یک کامپیوتر احتمالاتی با استفاده از پی-بیت‌ها را پیشنهاد کردند. پی-بیت ها می‌توانند در هر زمان، صفر یا یک باشند و به سرعت، بین این دو حالت نوسان کنند.
مجموعه‌ای از مسائل کاربردی وجود دارد که هم با کیوبیت ها و هم با پی-بیت ها قابل حل‌اند. پی-بیت ها را می‌توان نوعی کیوبیت نامرغوب نامید. در حالی که کیوبیت ها برای عمل کردن، به دماهای بسیار پایین نیاز دارند، پی-بیت ها مانند سایر لوازم الکترونیک می‌توانند در دمای اتاق نیز کار کنند؛ بنابراین سخت‌افزارهای موجود نیز می‌توانند برای ساخت کامپیوترهای احتمالاتی به کار برده شوند.
محققان دستگاهی ساختند که نسخه اصلاح‌شده‌ای از حافظه دسترسی تصادفی مغناطومقاومت (مقاومت-مغناطیسی) یا MRAM است و امروزه برخی از انواع کامپیوترها برای ذخیره اطلاعات از آن استفاده می‌کنند. این فناوری از جهت‌گیری آهنربا برای ایجاد حالات مقاومت متناظر با صفر یا یک استفاده می‌کند. پژوهشگران MRAM را به گونه‌ای ناپایدار کردند تا توانایی نوسان کردن پی-بیت‌ها را تسهیل نماید. محققان پردو این دستگاه را برای ساخت یک واحد سه‌پایانه‌ای که نوساناتش قابل کنترل هستند، با یک ترانزیستور ترکیب کردند. هشت واحد پی-بیتی برای ساخت یک کامپیوتر احتمالاتی، به یکدیگر مرتبط شدند.
این مدار به طور موفقیت آمیزی، مسئله‌ای را حل کرد که اغلب، مسئله‌ای کوانتومی در نظر گرفته می‌شود: تجزیه اعدادی مانند ۳۵۱۶۱ و ۹۴۵ به اعداد کوچکتر، محاسبه‌ای که به عنوان فاکتورگیری اعداد صحیح شناخته می‌شود. کامپیوترهای کلاسیکی نیز قادر به حل چنین مسائلی هستند، اما محققان بر این باورند که رویکرد احتمالاتی نشان‌داده‌شده در این مقاله، فضا و انرژی بسیار کمتری را خواهد گرفت. آن‌ها می‌گویند:
این مدار، فضایی به اندازه یک ترانزیستور را روی تراشه اشغال می‌کند، اما عملکردی را اجرا می‌کند که هزاران ترانزیستور برای انجام آن مورد نیاز است و همچنین به شیوه‌ای عمل می‌کند که بتواند محاسبات را از طریق عملیات موازی تعداد زیادی از پی-بیت ها سرعت ببخشد.
به گفته محققان، برای حل مسائل بزرگتر، در واقع صدها بیت مورد نیاز است که از رسیدن به آن نیز، چندان دور نیستیم.
