Gli scienziati della Tohoku University in Giappone hanno sviluppato una descrizione matematica di ciò che accade all'interno di minuscoli magneti mentre fluttuano tra gli stati quando vengono applicati una corrente elettrica e un campo magnetico. Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista Nature Communications , potrebbe fungere da base per la progettazione di computer più avanzati in grado di quantificare l'incertezza durante l'interpretazione di dati complessi.

I computer classici ci hanno portato così lontano, ma ci sono alcuni problemi che non possono affrontare in modo efficiente. Gli scienziati hanno lavorato per affrontare questo problema progettando computer in grado di utilizzare le leggi della fisica quantistica per riconoscere i modelli in problemi complessi. Ma questi cosiddetti computer quantistici sono ancora nelle prime fasi di sviluppo e sono estremamente sensibili all'ambiente circostante, richiedendo temperature estremamente basse per funzionare.

Ora, gli scienziati stanno guardando a qualcosa di diverso:un concetto chiamato calcolo probabilistico. Questo tipo di computer, che potrebbe funzionare a temperatura ambiente, sarebbe in grado di dedurre potenziali risposte da input complessi. Un esempio semplicistico di questo tipo di problema sarebbe dedurre informazioni su una persona osservando il suo comportamento di acquisto. Invece di fornire un singolo risultato discreto, il computer individua i modelli e fornisce una buona ipotesi di quale potrebbe essere il risultato.

Potrebbero esserci diversi modi per costruire un tale computer, ma alcuni scienziati stanno studiando l'uso di dispositivi chiamati giunzioni a tunnel magnetico. Questi sono costituiti da due strati di metallo magnetico separati da un isolante ultrasottile. Quando questi dispositivi nanomagnetici vengono attivati ​​termicamente sotto una corrente elettrica e un campo magnetico, gli elettroni passano attraverso lo strato isolante. A seconda della rotazione, possono causare cambiamenti o fluttuazioni all'interno dei magneti. Queste fluttuazioni, chiamate p-bit, che sono l'alternativa ai bit on/off o 0/1 di cui tutti abbiamo sentito parlare nei computer classici, potrebbero costituire la base del calcolo probabilistico. Ma per progettare computer probabilistici, gli scienziati devono essere in grado di descrivere la fisica che avviene all'interno delle giunzioni del tunnel magnetico.

Questo è esattamente ciò che hanno raggiunto Shun Kanai, professore presso l'Istituto di ricerca sulla comunicazione elettrica della Tohoku University, e i suoi colleghi.

"Abbiamo chiarito sperimentalmente l'"esponente di commutazione" che governa la fluttuazione sotto le perturbazioni causate dal campo magnetico e dalla coppia di trasferimento di spin nelle giunzioni del tunnel magnetico", afferma Kanai. "Questo ci fornisce le basi matematiche per implementare le giunzioni del tunnel magnetico nel p-bit al fine di progettare in modo sofisticato computer probabilistici. Il nostro lavoro ha anche dimostrato che questi dispositivi possono essere utilizzati per studiare la fisica inesplorata relativa ai fenomeni attivati ​​termicamente". + Esplora ulteriormente

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