Группа корейских ученых из KAIST разработала специализированное вычислительное оборудование для так называемых комбинаторных задач — когда нужно найти лучшее решение среди огромного числа вариантов. Такие задачи встречаются в логистике, финансах, проектировании микросхем. Обычные компьютеры могут решать их тысячи лет.
Новое устройство — это разновидность машины Изинга, построенная на осцилляторах (генераторах периодического сигнала). Несколько осцилляторов обмениваются сигналами и синхронизируют свои ритмы, и система естественным образом приходит к наиболее стабильному состоянию, которое и является оптимальным решением.
Главное отличие разработки KAIST от предыдущих аналогов — она полностью сделана на стандартных кремниевых транзисторах (КМОП-технология). Это позволяет выпускать чип на любых существующих полупроводниковых заводах без дополнительных инвестиций в новые материалы или линии.
Предыдущие версии таких машин страдали от двух проблем: трудно было точно контролировать малые различия в частоте между осцилляторами, а также ограничены возможности их соединения. Корейские ученые решили обе проблемы — обеспечили стабильную синхронизацию и реализовали многоуровневую связь между элементами. В итоге выросла как точность решения сложных задач, так и скорость их нахождения.
В качестве демонстрации команда успешно решила классическую задачу максимального разреза (Max-Cut) — разделить сеть на две группы так, чтобы количество связей между ними было максимальным. Эта задача напрямую применима в оптимизации маршрутов, формировании инвестиционных портфелей и компоновке полупроводниковых схем.
Авторы технологии подчеркивают, что их работа меняет взгляд на транзистор. Десятилетиями транзисторы использовали в основном как переключатели и усилители, а их размеры постоянно уменьшали. Теперь же предложена третья функция — транзистор как генератор. Поскольку дальнейшая миниатюризация упирается в физические пределы, этот сдвиг открывает новое направление для всей полупроводниковой отрасли.
Читайте также: «Ученые нашли причину постоянной ошибки в квантовых вычислениях».