最大の確率的コンピュータがノイズを答えに変える

コンピューティングニュース 最大の確率的コンピュータが100万p-bitsに到達 新しいマシンは通常のコンピュータには難しすぎる最適化問題を解決するかもしれないチャールズ・Q・チョイ23時間前3分読書チャールズ・Q・チョイはIEEE Spectrumの寄稿編集者です。 18個のFPGAを配線して、100万個の確率的ビットを持つ、これまでにない最大の確率的コンピュータが作られました。Navid Anjum Aadit, Xiuqi Zhang他 確率的コンピュータは、いつの日か、現在の量子コンピューティングを悩ませている多くのハードウェアの課題を回避しながら、標準的なコンピュータをはるかに超える特定の種類の問題に取り組むことができるようになるかもしれません。現在、科学者たちは、100万個の「確率的ビット」を持つ、これまでにない最大の確率的コンピュータを作成したと発表しました。彼らの新しい研究は、さらに大きなマシンを構築するための道筋を示唆しています。 確率的ビット、またはp-bitsは、通常のコンピュータの基盤となるビットと、量子コンピュータの基盤となる量子ビット（qubit）の間のギャップを埋めます。ビットはデータを0または1として象徴します。量子ビットは、量子物理学の奇妙な性質により、0または1、あるいはその間の任意の状態で同時に存在することができます。対照的に、p-bitsは調整可能な確率で0と1の間を切り替わります。 なぜ確率的コンピューティングなのか？ 0と1の間を行き来するビットは無用に見えるかもしれませんが、通常のコンピュータではノイズが大きすぎて動作しません。しかし、多くのそのようなノイズの多いビットが相関した方法で一緒に動作すると、具体的な数ではなく確率で動作する、ある種の全体の問題、つまり確率的問題を解決するために使用できます。これには、たとえば、パッケージを配送するための最短ルートを見つけるなどの最適化問題が含まれます。 二次制約なし二値最適化（QUBO）デバイスやイジングマシンなど、確率的問題に取り組むために設計された他の種類のマシンもあります。しかし、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の電気・コンピュータ工学の准教授であるKerem Çamsarı氏によると、それらのデバイスとは異なり、確率的コンピュータは単一の問題にハードワイヤードされているのではなく、プログラム可能な汎用マシンです。 2019年のNature誌の研究では、科学者たちは8個のp-bitsを持つ確率的コンピュータを開発しました。2023年までに、研究者たちは7,200個のp-bitsを持つマシンを構築しました。しかし、これらのデバイスはそれぞれ単一のチップに限定されていました。複数のそのようなチップをネットワーク化することは、通常のGPUやCPUほど簡単ではありません。このマシンは相関した変動で動作し、それらの変動をワイヤセット全体で同期させることは簡単なことではありません。これにより、確率的コンピュータがより大きなサイズにスケールできるのか、そしてもし試みた場合にどのような問題に直面するのかという疑問が生じました。（左）100万個の確率的ビットを持つコンピュータの概念図、（右）フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）を使用してこの概念のハードウェア実装を示す図。FPGAは、製造後にユーザーが再構成できる電子チップです。Navid Anjum Aadit, Xiuqi Zhang他 最大の確率的マシンを配線する 現在、新しい研究で、Çamsarı氏とそのチームは、複数のチップに分散された100万個のp-bitsを持つ、これまでにない最大の確率的コンピュータを作成しました。彼らは6月24日にArXivプレプリントサーバーで発見を発表しました。 新しいコンピュータは、18個のフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）で動作します。FPGAは、製造後にユーザーが再構成できる電子チップです。この設計には物理的に切り替わるビットはありませんが、チップのプログラム可能な性質により、確率的ビットの効果的なソフトウェア実装が可能になります。これらのチップは単一のマシンにネットワーク化されており、全体として毎秒1兆回以上の切り替えが可能です。 科学者たちが直面した大きな懸念は、マシンが単一のコンピュータとして機能し、単なる複数の孤立したデバイスとしてではなく、チップがどれくらいの頻度でデータを共有する必要があるかということでした。驚くべきことに、「私たちのマシンはグローバルなロックステップ同期なしで通信します」と、スタンフォード大学の電気工学のポスドク研究員であるNavid Anjum Aadit氏は述べています。 研究者たちは、確率的コンピュータ内の異なるチップがすべて単一のマシンとして機能するために、互いにどれくらいの速さでデータを交換する必要があるかについての、単純で予測可能な設計規則を発見しました。Çamsarı氏によると、このしきい値を下回ると、確率的コンピュータは速度と精度の間でトレードオフに直面します。 これらの新しい発見は、今日、標準的なコンピュータでよく行われるように、多くのチップから任意のサイズの確率的コンピュータを構築するための道を開く可能性があると研究者たちは述べています。彼らはまた、本質的に任意のハードウェアから構築された確率的コンピュータにも適用されると付け加えています。将来的には、研究者たちは、確率的コンピューティング専用に構築された特殊なチップから大規模な確率的コンピュータを構築することを検討することを目指しています。例えば、2019年のNature誌の研究では、磁気トンネル接合を使用して確率的コンピュータを構築しましたが、Çamsarı氏は、これは標準的なチップよりも確率的コンピューティングにおいてエネルギー効率が高いと指摘しています。「CMOSとMRAMのような高密度確率的メモリ技術を組み合わせたシステムは、最も有望な進歩の道の一つを提供します」とAadit氏は付け加えています。 あなたのサイトの記事からMITは確率ベースのコンピューティングを少し明るくする ›量子コンピューティングを待っていますか？確率的コンピューティングを試してみてください ›関連するウェブ上の記事確実性の向こう側：確率的コンピューティングとその破壊的なスタートアップの台頭 | Abdelkarimbsalah | Medium ›[2606.25313] 1,000,000 p-bits を搭載したプログラム可能な確率的コンピュータ ›probabalistic computingfpganetworkingising machineprobabilistic computing Charles Q. ChoiCharles Q. Choiは、IEEE Spectrumに定期的に寄稿している科学記者です。彼はScientific American、The New York Times、Wired、Scienceなどに寄稿しています。 バイオメディカルニュースコルチゾールはウェアラブルの次のフロンティアになるかもしれない2分5分読書ロボット工学AI スポンサー記事汎用ロボットのための基盤スタックの構築 2026年7月13日12分読書AIマガジン特集 コンピューティングAIをダークサイドに転向させた方法 2026年7月14日11分読書コンピューティングマガジン ニュース2025年8月プロトタイプコンピュータがノイズを有利に利用するコンピューティングニュースMITは確率ベースのコンピューティングを少し明るくするコンピューティングニュースエンジニアが確率的コンピュータを現実のものに近づける