Ученые из Королевского университета создали компьютер нового типа, который использует свет вместо электроники для решения сложных оптимизационных задач. Устройство предлагает принципиально иной подход к проблемам, которые не под силу даже самым мощным традиционным вычислительным системам.
На протяжении десятилетий основным подходом к решению сложных вычислительных задач было наращивание мощности компьютеров. Однако многие проблемы, такие как разработка лекарств или криптоанализ, остаются нерешенными не из-за сложности, а из-за колоссального количества возможных вариантов, которые не могут перебрать даже самые быстрые суперкомпьютеры.
Исследователи из Королевского университета предложили альтернативный путь, создав компьютер нового типа, который использует свет вместо электроники. Машина собрана из стандартных компонентов интернет-оборудования. Она относится к классу так называемых машин Изинга, которые предназначены для решения задач оптимизации. Такие задачи характеризуются экспоненциальным ростом количества возможных решений при увеличении сложности. Например, для компании доставки расчет оптимального маршрута с 50 остановками путем простого перебора всех комбинаций занял бы время, превышающее возраст Вселенной.
В основе разработки лежит физическая модель Изинга, где решение задачи представлено в виде системы взаимодействующих «спинов». В данном устройстве роль спинов играют световые импульсы, циркулирующие по оптическому контуру. Взаимодействуя друг с другом, эти импульсы самоорганизуются в устойчивую структуру, которая и кодирует оптимальное решение.
Основные преимущества системы — высокая скорость обработки, обусловленная скоростью света, а также ее стабильность и работоспособность в обычных условиях без дорогостоящего охлаждения. По данным ученых, их прототип уже способен решать задачи с десятками тысяч переменных, превосходя по стабильности и масштабу многие другие оптические аналоги.
Хотя эта система узкоспециализирована и не заменит универсальные или квантовые компьютеры, ее потенциальное применение огромно. Эффективная оптимизация критически важна в логистике, фармацевтике, энергетике и финансовом моделировании. В настоящее время ученые работают над масштабированием технологии и ее адаптацией для решения практических промышленных задач. Успех этого направления может открыть новую эру в специализированных вычислениях.