De onderzoeksgroep Applied Physics van de Vrije Universiteit Brussel heeft een nieuwe generatie optische computers ontwikkeld: 'coherent Ising-machines'. Zo’n apparaat kan aanzienlijk sneller en energiezuiniger zijn dan de huidige conventionele digitale computers bij het oplossen van ingewikkelde problemen. Het onderzoeksresultaat is gepubliceerd in Nature Communications.
Tot nu toe waren coherent Ising-machines (CIM’s) groot, duur en moeilijk te bouwen, omdat ze gebruik maken van kilometerslange optische vezels en krachtige lasersystemen. Het team van Fabian Böhm, professor Guy Verschaffelt en professor Guy Van der Sande heeft deze machines sterk verkleind en vereenvoudigd tot een draagbaar systeem. In de toekomst is het systeem zelfs te verkleinen tot slechts enkele millimeters groot, zo maken de wetenschappers zich sterk. Op die manier kunnen CIM’s voor het eerst goedkoop en praktisch genoeg worden voor commercieel gebruik.
CIM’s zijn, net als quantumcomputers, een alternatief voor conventionele digitale computers om problemen op te lossen die intensieve rekenkracht vragen. Beide soorten hebben gemeen dat ze, in tegenstelling tot digitale computers, niet alle mogelijkheden uitproberen om de optimale oplossing te vinden. Ze evolueren liever naar de waarschijnlijkste oplossing. Het belangrijkste verschil is dat optische computers op klassiek laserlicht werken, waar quantumcomputers gebruikmaken van de soms vreemde eigenschappen van de quantumfysica.
Complex
Onderzoeksgroepen in Japan en in de VS hebben aangetoond dat coherent Ising-machines minstens honderd keer sneller kunnen zijn dan digitale computers. Ze slagen erin vergelijkbare en zelfs betere prestaties voor te leggen dan quantumcomputers terwijl ze goedkoper zijn. ‘Maar deze Ising-machines zijn in hun huidige vorm evenwel te ver verwijderd van commerciële toepassingen’, legt onderzoeker Böhm uit. ‘Doordat ze gebruik maken van kilometerslange optische vezels en krachtige lasersystemen die heel veel energie gebruiken, zijn ze gewoonweg te complex, te duur en te groot. Het nieuwe ontwerp dat ons team van de VUB heeft ontwikkeld, maakt ze klein en voldoende goedkoop om digitale computers te kunnen vervangen.’
Vandaag is er een volledig lab nodig om een enkele machine te huisvesten. Door de aanpak van de VUB-onderzoekers is de optische computer volledig samen te stellen uit kant-en-klare commerciële onderdelen en bijgevolg overal makkelijk na te bouwen. Bovendien kunnen deze componenten in de toekomst gemaakt worden als fotonische chips, waardoor de grootte én kostprijs in de toekomst drastisch zal verlagen.
