Новое устройство, использующее импульсы света вместо битов, демонстрирует перспективность в решении задач, непосильных для классических компьютеров, таких как оптимизация маршрутов и криптография. 

Этот прототип вычислительного устройства, основанного на модели Изинга вместо традиционных битов использует импульсы света, циркулирующие по оптоволоконной сети, для поиска оптимальных решений сложных задач.

Ключевой особенностью нового процессора является его способность эффективно решать задачи оптимизации, где требуется выбрать наилучший вариант из огромного числа возможных решений. Примером может служить поиск оптимального маршрута, когда количество возможных маршрутов растёт экспоненциально с увеличением числа точек.

«С пятью остановками существует всего 12 возможных маршрутов. С десятью остановками — 180 000. С 20 остановками — более 60 миллионов миллиардов вариантов», — пояснил Бхавин Дж. Шастри, ведущий автор исследования и физик из Университета Куинс в Канаде. При 50 остановках количество решений настолько велико, что проверка всех вариантов заняла бы «больше времени, чем возраст Вселенной».

Вместо магнитов, используемых в теоретической модели Изинга, в устройстве применяются «импульсы света, которые циркулируют по аппаратной части и постепенно формируют конфигурацию, представляющую хорошее решение», — поясняют авторы.

Система построена из стандартных компонентов, используемых в коммерческой интернет-инфраструктуре: лазеров, оптоволоконных кабелей и модуляторов. Такая архитектура позволила создать машину, которой для 256 спинов (65 536 связей) потребовалось всего пять основных компонентов, что позволяет ей выполнять миллиарды операций в секунду.

При этом устройство сохраняет стабильность в течение нескольких часов при комнатной температуре. Это значительное улучшение по сравнению с предыдущими машинами Изинга, а также суперкомпьютерами и квантовыми процессорами, которым требуются экстремально низкие температуры и специализированные материалы.

Несмотря на многообещающие результаты, авторы признают, что машина Изинга не заменит суперкомпьютеры и квантовые компьютеры в ближайшем будущем. Система оптимизирована для узкого круга задач и не является универсальным вычислительным устройством. Тем не менее, практичность масштабирования и эксплуатации новой системы открывает большие перспективы для решения задач, в которых она эффективна. Учёные планируют реализовать пилотные проекты с промышленными партнёрами, чтобы оценить возможности применения машины Изинга для решения реальных задач оптимизации.