Kraliça Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Təklif olunan CMIM-in konseptual illüstrasiyası. Müəllif: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09838-7

Kvins Universitetinin tədqiqatçılarından ibarət qrup, zülal qatlanması (dərman kəşfi üçün) və ədədlərin bölünməsi (kriptoqrafiya üçün) kimi mürəkkəb problemləri həll etmək üçün işıqdan istifadə edən güclü yeni bir hesablama maşını hazırlayıb. Hazır komponentlərdən hazırlanmış bu cihaz, həmçinin otaq temperaturunda işləyir və saniyədə milyardlarla əməliyyat yerinə yetirərkən olduqca sabit qalır. Tədqiqat Nature jurnalında dərc edilib .

Bu irəliləyiş göstərir ki, olduqca çətin problemləri həll edə bilən praktik və miqyaslana bilən bir maşın qurmaq mümkündür.

Neyromorfik Fotonik Hesablama üzrə Kanada Tədqiqat Kafedrasının rəhbəri və Fizika, Mühəndislik Fizikası və Astronomiya kafedrasının professoru Bhavin Şastrinin rəhbərlik etdiyi layihədə Nayem Əl Kayed və Hyu Morison da daxil olmaqla aspirantlarından ibarət komanda kommersiya baxımından mövcud lazerlərdən, fiber optikadan və modulyatorlardan istifadə edir – bu texnologiya bugünkü internet infrastrukturunu gücləndirir. Komanda MakGill Universitetinin tədqiqatçısı Devid Plant və onun aspirantı Çarlz Sent-Arnault ilə tərəfdaşlıq edib.

Maşın otaq temperaturunda işlədiyindən, digər qabaqcıl hesablama sistemlərinə nisbətən xeyli az enerji sərf edir. Sınaqlar zamanı Şastri Laboratoriyasının maşını uzun müddət sabit qaldığını, saatlarla işlədiyini sübut etdi ki, bu da onu təkrarlanan addımlar tələb edən problemlərin həlli üçün çox uyğun edir.Qrafik xülasə. Müəllif: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09838-7

Əsrlik bir konsepsiya, yenidən təsəvvür edildi

Queen-in prosessoru, problemləri yuxarı və ya aşağı yönəlmiş “fırlanmalar” ilə qarşılıqlı təsir göstərən maqnitlər kimi təmsil edən Ising modelinə əsaslanır . Maqnitlərin yaxınlaşdırıldıqda təbii olaraq necə düzüldüyü kimi, Ising də ən aşağı enerjili vəziyyəti axtarır – riyazi olaraq çətin optimallaşdırma probleminin ən yaxşı həllini tapmağa bərabərdir. Sadə olsa da, model bir çox qarşılıqlı əlaqəli ikili (yuxarı/aşağı və ya bəli/xeyr) seçimləri ilə problemləri həll etmək üçün güclüdür.

Kraliçanın sistemi bunun əvəzinə maqnitlər kimi hərəkət edən işıq impulslarından istifadə edir – lakin yuxarı və ya aşağı ikili sistem əvəzinə ya işıq impulsu, ya da olmaması olur. İmpulslar bir döngədən keçir, qarşılıqlı təsir göstərir və tədricən yaxşı bir həlli təmsil edən bir konfiqurasiyada yerləşir, bu, bir çox sürətli mübadilədən sonra bir qrupun konsensusa çatması kimidir.

“Bu, işığı problem həlledicisinə çevirməyin bir yoludur”, – deyə Dr. Şastri bildirir.

Gündəlik qərarların arxasında gizli çətinlik

Əgər nə vaxtsa bir bağlamanın gəlməsini gözləmisinizsə, deməli, son dərəcə çətin bir problemin kiçik bir hissəsi ilə qarşılaşmısınız. Onlayn satış və logistika şirkətləri hər gün milyonlarla çatdırılan bağlama üçün ən yaxşı marşrutu müəyyən etməlidirlər. Dayanacaqların sayından asılı olaraq, mümkün marşrutların ümumi sayı sürətlə artır. Ən yaxşısını tapmaq getdikcə daha da çətinləşir.

“Beş dayanacaqla yalnız 12 mümkün marşrut var. 10 dayanacaqla 180.000. 20 dayanacaqla 60 milyon milyarddan çox seçim var. Sayı 50-yə çatdırın və hər bir ehtimalı yoxlamaq kainatın yaşından daha uzun çəkərdi”, – deyə Dr. Şastri izah edir.

Bu cür çətinlik — çox sayda seçim arasından ən yaxşı variantı seçmək — optimallaşdırma problemi adlanır. Təchizat zəncirləri ilə yanaşı, bu, dərman dizaynında, şəhərsalmada və bir çox digər sahələrdə də özünü göstərir. Hazırda kvant maşınları da daxil olmaqla, əksər qabaqcıl kompüterlər optimallaşdırma baxımından Şastri Laboratoriyasının kompüteri ilə rəqabət aparmaqda çətinlik çəkirlər.

Otaq temperaturunda tanış texnologiyadan hazırlanmışdır

Kraliçanın maşınını digərlərindən ən çox fərqləndirən şey sadəlik və performansın kombinasiyasıdır. Komanda milyardlarla dollarlıq maliyyələşdirmə ilə oxşar kommersiya səylərindən daha yaxşı nəticə göstərən 256 fırlanma əldə edən bir maşın qurmaq üçün cəmi beş əsas komponentdən istifadə etdi. Sistemin inanılmaz sabitliyi, fırlanmaları tez-tez millisaniyələr sonra çökən digər optik İzing maşınlarından daha mürəkkəb problemləri araşdırmağa imkan verir.

Sistem həmçinin internet məlumatlarını uzun məsafələrə etibarlı şəkildə daşıyan kompüter sistemlərində ənənəvi olaraq istifadə edilən üsulları da özündə birləşdirir. O, otaq temperaturunda işləyir və on minlərlə dəyişənlə bağlı problemləri həll etmək üçün kifayət qədər sabit qalır.

Oxşar sistemlərdə əvvəlki cəhdlər çox vaxt həddindən artıq soyuq temperatur və ya xüsusi materiallar tələb edirdi və yalnız qısa müddət ərzində işləyə bilirdi. Adi temperaturda işləmək vacibdir, çünki daha az enerji sərf edir və texnologiyanı daha praktik və miqyaslı edir.

İrəliləyiş üçün praktik bir yol

Şastri Laboratoriyası komandası sistemin təkmilləşdirilməsi üzərində işləməyə davam edir. Növbəti əsas addımlara miqyasın genişləndirilməsi, sistem inteqrasiyası, fırlanmaların sayının artırılması və enerji və xərc səmərəliliyinin artırılması daxildir. Onlar həmçinin bu yeni texnologiyanı real həyatda tətbiq etmək üçün sənaye tərəfdaşları ilə birlikdə pilot layihələr hazırlamağa çalışacaqlar.

Nəşr detalları

Nayem Əl-Kayed və digərləri, Hopfilddən ilhamlanan Programlanabilir 200 GOPS fotonik İzləmə maşını, Təbiət (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09838-7

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Əsas anlayışlar

Optika və lazerlərLazer sistemləriİzinq modeli

Kraliça Universiteti tərəfindən təmin edilir