Znanstvenici Sveučilišta Tohoku u Japanu razvili su matematički opis onoga što se događa unutar sićušnih magneta dok oni fluktuiraju između stanja kada se primijene električna struja i magnetsko polje. Njihovi nalazi, objavljeni u časopisu Nature Communications, mogli bi poslužiti kao temelj za projektiranje naprednijih računala koja mogu kvantificirati nesigurnost pri tumačenju složenih podataka.

Koncept probabilističkog računanja

Znanstvenici intenzivno rade projektiranju računala koja mogu koristiti zakone kvantne fizike za prepoznavanje uzoraka u složenim problemima. No ta kvantna računala još uvijek su u ranim fazama razvoja i iznimno su osjetljiva na okolinski šum, zahtijevajući iznimno niske temperature za funkcioniranje.

Japanski znanstvenici okrenuli su se stoga konceptu probabilističkog računanja. Ova vrsta računala, koja bi mogla funkcionirati na sobnoj temperaturi, mogla bi zaključiti potencijalne odgovore iz složenih ulaznih podataka.

Jednostavan primjer ove vrste problema bilo bi zaključivanje informacija o osobi gledajući njezino ponašanje pri kupnji. Umjesto da računalo daje jedan, diskretan rezultat, ono odabire uzorke i daje dobru pretpostavku o tome kakav bi rezultat mogao biti.

Magnetski tunelski spojevi

Moglo bi postojati nekoliko načina za izradu takvog računala, ali neki znanstvenici istražuju korištenje magnetskih tunelskih spojeva. Izrađeni su od dva sloja magnetskog metala odvojena ultratankim izolatorom.

Kad se ovi nanomagnetski uređaji termički aktiviraju pod električnom strujom i magnetskim poljem, elektroni prolaze kroz izolacijski sloj. Ovisno o njihovoj vrtnji, mogu uzrokovati promjene ili fluktuacije unutar magneta. 

Alternativa bitovima

Fluktuacije zvani p-bitovi, koje su alternativa on/off ili 0/1 bitovima u klasičnim računalima, mogle bi tvoriti osnovu probabilističkog računanja. Ali da bi izradili probabilistička računala, znanstvenici moraju biti u stanju opisati fiziku koja se događa unutar magnetskih tunelskih spojeva. A upravo to uspjelo je stručnjacima Istraživačkog instituta za električne komunikacije Sveučilišta Tohoku.

Neistražena fizika

Eksperimentalno su razjasnili "preklopni eksponent" (switching exponent) koji upravlja fluktuacijom pod poremećajima uzrokovanim magnetskim poljem i momentom prijenosa spina u magnetskim tunelskim spojevima. A to pak daje matematičku osnovu za implementaciju magnetskih tunelskih spojeva u p-bit kako bi se izradila probabilistička računala. 

Rad japanskih znanstvenika pokazao je i kako se ovi uređaji mogu koristiti za istraživanje neistražene fizike povezane s termički aktiviranim fenomenima.