От цифровых машин к физическим
Современный всплеск интереса к квантовым вычислениям связано с обещанием решать задачи, неподвластные классическим компьютерам. Однако большинство квантовых устройств требует охлаждения до сверхнизких температур. Команда инженеров из Калифорнийского университета в Лос‑Анджелесе и Университета Калифорнии в Риверсайде предложила иной подход: они создали «физически вдохновлённый» компьютер на основе сети осцилляторов, работающий при комнатной температуре и решающий сложные комбинаторные задачи.
Как работает осцилляторная сеть
В прототипе данные представлены не в виде битов или кубитов, а в виде сети осцилляторов, которые колеблются с различными частотами. Решение задачи достигается, когда все осцилляторы синхронизируются, находя наименьшую энергию системы. Этот подход напоминает Ising‑машину. Устройство использует квантовые свойства переходов между электрическими и колебательными фазами в материале на основе сульфида тантала. Инженеры описали его работу в журнале Physical Review Applied.
Преимущества и потенциальные применения
Главное достоинство машины — работа при комнатной температуре. Это упрощает интеграцию с кремниевой электроникой и снижает требования к инфраструктуре. Устройство эффективно решает комбинаторные задачи, применимые в телекоммуникациях, планировании и оптимизации маршрутов. Система также имеет потенциал для обучения нейронных сетей с низким энергопотреблением. В дальнейшем разработчики планируют масштабировать сеть и повысить её устойчивость к шуму.
Технологический контекст
«Осцилляторная» машина — лишь одна из альтернативных архитектур. В последние годы появились спиновые Ising‑машины, оптические компьютеры на нелинейных кристаллах и гибридные чипы. Отличие данной разработки состоит в использовании 2D‑материала с зарядовой плотностью волн и возможности работать в широком диапазоне температур. Это демонстрирует, что квантовые свойства могут использоваться не только при экстремальных условиях, но и в обычной лаборатории.
Описанная разработка открывает новое направление «квантово‑вдохновлённых» вычислений. Сочетание низкого энергопотребления и возможностей решать сложные задачи делает такие устройства привлекательными для промышленности. В ближайшие годы можно ожидать появления коммерческих решений, основанных на сети осцилляторов, которые дополнят традиционные цифровые процессоры.