”Ett genombrott” – deras teknik löser problem vanliga datorer inte klarar

2021-11-29 17:00  

Svenska forskare har tagit fram en teknik för att lösa komplexa beräkningar med nano-oscillatorer. ”Det är första gången någon har gjort det”, säger professor Johan Åkerman på Göteborgs universitet.

För riktigt komplexa optimeringsproblem räcker inte ens våra mest kraftfulla superdatorer till. När variablerna blir för många behövs nya sorters chip som inte använder traditionella kiseltransistorer för att göra beräkningar. 

Kanadensiska D-Wave har gjort sig ett namn genom att flytta beräkningarna till nätverk av sammankopplade oscillatorer. Det är elektroniska komponenter som genererar radiofrekvenssignaler, och genom att koppla ihop dem i nätverk går det att utföra beräkningar. 

Går det bara att koppla samman tillräckligt många oscillatorer kan de överglänsa vanliga processorer i att lösa optimeringsproblem och göra ai-beräkningar. D-Waves senaste datormodell har ett nätverk på över 5 000 oscillatorer, och har bland annat använts för att lösa komplexa trafikproblem.  

– Men D-Waves lösning måste fungera i 15 millikelvin och maskinen tar upp ett helt rum och drar 25 kW. Tre saker som är ganska problematiska, säger Johan Åkerman som är professor i spinntronik vid Göteborgs universitet. 

Dessutom kostar en dator från D-Wave över 100 miljoner kronor. Företaget har Google, Nasa och Volkswagen på kundlistan, men lösningen är knappast tillgänglig för en bred allmänhet.

Läs mer: Hemlig startup visar kvantsimulator på 256 bitar 

Billigare, mindre, mer energisnål

Johan Åkermans forskarlag jobbar däremot på en lösning där oscillatorer kan byggas in i en vanlig pc. Kanske till och med en mobiltelefon. Deras nano-oscillatorer behöver inte förbruka mer än några watt, tekniken fungerar i rumstemperatur och tillverkningskostnaden kan på sikt hamna i nivå med en vanlig processor. 

– Vi kan göra det D-Wave gör fast i otroligt mycket mindre skala. Våra nano-oscillatorer är redan 20 nanometer små, och vi tror att vi kan göra dem ännu mindre, ner till 3-5 nanometer. Då kan vi göra nätverk som dels är väldigt små och dels har väldigt många oscillatorer i sig, säger Johan Åkerman.  

I dagsläget har hans forskarlag byggt och testat nätverk som består av 100 nano-oscillatorer. I en ny artikel som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Materials visar de vidare hur oscillatorerna kan få en skjuts genom att de kan kombineras med memristorer, programmerbara resistorer med icke-flyktigt minne. 

Genom att slå samman de två funktionerna har forskarna lyckats med något banbrytande. Att kombinera minne och beräkningskapacitet på en och samma komponent. 

– Det är ett slags genombrott, det är första gången någon gjort det. Det kan bli en ögonöppnare, säger Johan Åkerman.

Läs mer: Nasa vill sätta en kärnreaktor på månen

Komplement till kiselchip

Som ett led i studien har forskarlaget också gjort simuleringar där de kunnat visa att nätverket kan utföra enklare mönsterigenkänning. 

Är det här teknik som kommer att ersätta kiseltransistorer, eller komplettera dem? 

– De ska integreras med varandra. Man kan se det som ett slags accelerator, ungefär som en GPU, säger Johan Åkerman och tillägger att nano-oscillatorerna är kompatibla med vanlig CMOS-logik. 

Hur snart kan era oscillatornätverk användas i verkliga produkter?  

– Om någon är beredd att lägga stora pengar på att utveckla tekniken skulle det gå att ha en kommersiell demonstrator inom fem år. Sedan tar det ytterligare en tid innan tekniken går att integrera överallt. 

En sak som gör att vägen till en färdig produkt skulle kunna vara relativt sett snabb är att det redan finns färdiga produktionslinor i halvledarindustrin. Nano-oscillatorer skulle kunna tillverkas i samma fabriker som i dag bygger MRAM, ett slags magnetiskt lagringsminne. 

Simon Campanello

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt