| Название НИОКТР |
Спинтронные вероятностные биты и их использование для эффективного решения задач оптимизации
|
| Аннотация |
В последние годы появился ряд технологий, позволяющих решать практически важные вычислительные задачи, недоступные для решения с помощью булевой логики и традиционных алгоритмов, реализуемых на компьютерах, построенных на архитектуре фон Неймана. Эти технологии основаны на использовании аналоговых вычислительных элементов, предназначенных для эффективного выполнения узкоспециализированных вычислительных задач. Одна из наиболее перспективных вычислительных парадигм здесь - вероятностные вычисления, основанные на спинтронном «п-бите», бинарном магнитном туннельном переходе, который случайным образом переключается между состояниями с ферромагнитной (“0”) и антиферромагнитной (“1”) конфигурациями намагниченности магнитных слоев. Такое поведение естественным образом создается за счет термофлуктуаций, которые определяют динамику намагниченности при понижении энергетического барьера между энергетически выгодными конфигурациями бинарного элемента. При этом коллективная динамика матрицы связанных бинарных наномагнитов естественным образом приводит к конфигурациям, соответствующим энергетическим минимумам всей системы. На этом свойстве магнитных систем основаны методы аппаратного ускорения расчетов широкого спектра задач оптимизации, обратимой логики, расчета нейросетей и машинного обучения.
Типичным примером практической задачи, эффективно решаемой с помощью системы п-битов, является использование методов Монте-Карло для нахождения решения в сложных пространствах параметров (например задача коммивояжера). Более того, показано, что для многих классов оптимизационных задач вычисления на основе спинтронных п-бит могут быть дешевой и простой для реализации альтернативой универсальным квантовым компьютерам.
Для разработки и реализации практически применимых вычислительных схем на п-бит необходимо решить ряд научных задач, что и планируется реализовать в рамках проекта:
- создание теоретического описания стохастической динамики намагниченности в отдельном бинарном магнитном туннельном контакте;
- изучение методов управления вероятностью стохастического переключения магнитного туннельного контакта (температура, магнитное поле, спиновые токи и т.п.);
- проектирование отдельных спинтронных вероятностных битов, а также вычислительных матриц на их основе, в том числе с использованием САПР;
- экспериментальное изучение переключения отдельных спинтронных вероятностных битов, спроектированных и созданных в России;
- создание цифровых двойников и лабораторных эмуляторов вероятностных вычислителей различного размера, для демонстрации сходимости конфигурации слабосвязанной сети наномагнитов к основному состоянию связанного с ней гамильтониана, и отработки соответствующих алгоритмов решения практически важных задач.
Полученные в рамках проекта наработки в дальнейшем позволят создать полноценный спинтронный вероятностный вычислитель.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-28
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-12-00302
|
| Дата контракта |
2025-05-28
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
548:537.611.44
|
| Количество просмотров |
13
|
| Руководитель работы |
Звездин Константин Анатольевич
|
| Руководитель организации |
Григорьев Борис Александрович
|
| Исполнитель |
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НОВЫЕ СПИНТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-12-19 09:21:04 UTC, 2025-12-19 09:21:04 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области нанотехнологий
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
спинтроника; вероятностный бит; стохастические вычисления; нейроморфные вычисления; доменная граница; наномагнетизм
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.19.39 - Ферромагнетики
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Физика элементарных частиц и квантовая теория поля
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
