新智元报导
来历：Natureeurekalert
编译：肖琴
【新智元导读】日本东北大学和普渡大学的研讨人员构建了一台新式概率核算机，用“概率比特”替代量子比特，成功地处理了通常被以为是 “量子” 问题的整数因式分化问题。
1981年，物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)作了闻名的“用核算机仿照物理”的陈述，提出一个问题 “核算机能否有效地仿照量子物理体系？”这提出了一个应战，由于根据二进制逻辑(1和0)进行核算的电子核算机并不拿手捕捉量子力学中固有的不确定性。
费曼主张，处理这个问题的一种办法是运用量子构建块来制作一台反映量子行为的核算机——换句话说，便是量子核算机。
但费曼还有另一个主意：一台能够仿照量子力学概率行为的经典核算机。将近40年过去了，日本东北大学的深见俊辅(Shunsuke Fukami)和他的东北大学及普渡大学的搭档们为这种概率核算组织建了硬件——也称为随机核算机(stochastic computer)。他们的作业宣布在本期Nature杂志。除此之外，这一前进或许带来更节能的设备，能够进行更快、更杂乱的核算。
“贫民的量子比特”：可在常温下运转量子核算
经典核算机以0和1的办法存储和运用信息。量子核算机运用的量子比特能够一起为0和1。2017年，由普渡大学电气和核算机工程出色教授Supriyo Datta领导的一个研讨小组提出了运用p比特(p-bits，或probabilistic bits)的概率核算机的主意，p比特能够在任何给定时刻为0，也能够为1，并在两者之间敏捷动摇。
“有一组有用的问题能够用量子比特来处理，也能够用p比特来处理。能够说p比特便是‘贫民的量子比特’，”Datta说。
研讨人员标明，量子比特需求在十分低的温度下才干运作，而p比特能够在室温下作业，就像今日的电子产品相同，所以现有的硬件能够用来制作概率核算机。
团队制作了一种改进版的磁阻随机存取存储器(MRAM)，该技能运用磁铁的方历来发明0或1对应的电阻状况。研讨人员对MRAM 器材作了修正，使其成心不稳定以更好地促进 p 比特动摇的才干。
随机磁电路的特性
接下来，研讨人员将三个传统的硅晶体管和一个细小的磁铁结合起来，发明出了所谓的p比特，其动摇能够得到操控。这些磁铁厚度只要10个原子巨细，在这个尺度下，它们开端随机运动。该团队的一个要害发展是调整磁铁的厚度，以平衡热噪声的稳定性，并以可控的办法引进随机性。
8个这样的 p比特单元相互连接构建了一台概率核算机
这种随机核算计划的特别之处在于，它能够处理一些传统核算机难以处理的问题，比方机器学习，其涉及到处理不断添加的大数据量。可是，咱们怎样知道这种随机核算机的性能比传统办法更好呢?
p-bits的试验演示
研讨团队对设备进行了编程，成功地处理了通常被以为是“量子核算”的问题：对35161和945这样的数字因式分化成更小的数字，即整数因式分化，该设备能够核算整数因子的数到达945。
关于规范核算机来说，这种核算十分困难，以至于它们已经成为暗码中运用的公共加密密钥的根底。传统的概率核算机——运用硅晶体管的核算机——将需求1000多个晶体管才干完结这项使命。可是深见和他的搭档们的机器只用了8个p-bits。此外，他们的组件需求的外表面积只要传统概率核算机的三百分之一，运用的能量只要十分之一。
整数分化的试验证明
随机核算机有望大幅前进核算的动力功率
一段时刻以来，微型化技能的前进意味着硅芯片每千瓦时的操作次数大约每1.6年就会翻一番。但这一趋势自2000年左右以来一直在放缓，研讨人员以为，这一趋势或许正在挨近物理极限。
“革命性”这个词在科技界被过度运用，但深见和他的搭档的证明标明，随机核算机有或许大幅前进这类核算的动力功率。
可是，当面对技能中止时，政府和大公司的改动或许会比较缓慢，这是能够了解的，部分原因是它们需求维护自己的利益。跟着大数据需求的不断增加，动力功率越来越难以忽视，这便是为什么职业和政策制定者需求加快步伐。
深见的团队提出了一个潜在的处理计划，并成功地证明了这个概念。展望未来，政府和企业将需求发明资金时机，让这项立异——以及费曼的探究——有时机见到光亮的一天。
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