Uusia kvanttimaailman tietokoneita

Optisia ja elektronisia tekniikoita yhdistäen Stanfordin tutkijat ovat toteuttaneet uudentyyppisen tietokoneen ratkaisemaan ongelmia, jotka ovat haasteita perinteisille tietokoneille.

"Tämä on kone, joka on tavallaan ensimmäinen lajiaan ja ajatus on, että se avaa uuden haaran ei-perinteisten laskentakoneiden tutkimuksissa", toteaa tohtoritutkija Peter McMahon.

Stanfordin tutkijat ovat rakentaneet niin kutsutun Ising-koneen. Teoria on, että jos keinotekoisien magneettien verkoston keskinäiset yhteydet voidaan ohjelmoida edustamaan käsillä olevaa ongelmaa, ja kun ne asettuvat optimaaliseen, vähimmän energian tilaansa, ratkaisu voidaan johtaa lopullisesta tilasta.

Stanfordissa on tutkittu lasereihin perustuvaa ratkaisua, jonka avulla voidaan hyödyntää ylös- tai alaspäin osoittavia spinejä. Kaksi vuotta sitten julkaistussa versiossa toiminta toteutettiin monimutkaisella pulsseista pulsseihin tehdyillä viivekytkennöillä mikä oli kallis ja vaikea toteuttaa.

Uusin Ising-kone osoittaa, että merkittävästi edullisempi ja käytännöllisempi versio voitaisiin tehdä korvaamalla säädettävät optiset viiveet elektronisella digitaalipiirillä. Nyt myös lähes kaikki osat ovat nykyisin tietoliikenteessä käytettyjä laitteita. Tällainen lähestymistapa yhdistettynä ohjelmoinnin yksinkertaisuuteen, on helppo skaalata suuremmiksi järjestelmiksi.

Stanfordin kone pystyy tällä hetkellä ratkaisemaan sadan muuttujan ongelmia jossa mielivaltainen joukko yhteyksiä muuttujien välillä, ja sitä on testattu tuhansilla skenaarioilla.

Myös joukko NTT:n tutkijoita Japanissa on luonut oman version Ising- koneesta. Ising-kone on D-Waven laitteiden tapaan adiabaattinen (quantum annealer) ja NTT:n kone ylittää jo simuloidun hehkutuksen 2000 solmun ratkaisun tarkkuudessa ja laskenta-ajassa. Yleisemmin Ising-kone ei vielä yllä perinteisten tietokoneiden tasolle kombinatorisessa optimoinnissa.

"Minusta se on jännittävä tutkimusmatka löytää vaihtoehtoisia tietokoneita. Se voi saada meidät lähemmäksi tehokkaampia tapoja puuttua joihinkin pelottavimpiin laskennallisiin ongelmiin mitä meillä on", toteaa Alireza Marandi Stanfordin uutistiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Katsausartikkeli kvanttitietokoneista