Південнокорейські вчені оголосили про «третю епоху транзисторів»

Вчені з Корейського передового інституту науки і технологій (KAIST) розробили нову обчислювальну систему на основі кремнієвих осциляторів (в більш широкому сенсі — генераторів), здатну вирішувати складні комбінаторні задачі значно швидше традиційних напівпровідникових комп'ютерів. Це може призвести до появи процесорів, які будуть у мільйони і мільярди разів швидшими за класичні.

Джерело зображення: ШІ-генерація ChatGPT/3DNews

Класичною комбінаторною задачею вважається задача комівояжера, коли необхідно розрахувати оптимальний маршрут з відвідуванням безлічі пунктів. Класичні комп'ютери вирішують її методом перебору або з використанням спеціальних алгоритмів, що все одно займає багато часу.

Значний прогрес у вирішенні комбінаторних задач обіцяють квантові системи і, зокрема, системи з квантовим віджигом, наприклад, вже поширені платформи компанії D-Wave. Проте з практично цінними квантовими системами наш світ ще не знайомий. Ось тут-то і може спрацювати відкриття корейських вчених. Вони обіцяють вирішувати такі задачі та безліч інших у сфері статистичної фізики, фінансів, хімії та матеріалознавства за допомогою старих добрих кремнієвих транзисторів, наділивши їх новими властивостями.

Більше того, корейські дослідники представили свою розробку з філософським обґрунтуванням. Мовляв, перші транзистори — це епоха ключів, коли ці елементи виконували роль комутаторів сигналів. Друга епоха транзисторів — це підсилювачі. Третя епоха, яка настає з новим відкриттям, — це транзистор як осцилятор, а безліч транзисторів утворюють обчислювальну платформу на базі моделі Ізінга (статистичні обчислення у багатьох областях).

В основі моделі Ізінга розроблялася для опису намагнічування матеріалу і оперує спінами атомів у кристалічній решітці. Така система прагне до найменшої енергії, і її кінцевий стан явить результат обчислення, якщо її втілити в тій чи іншій машині Ізінга (а варіанти на цей рахунок є, і це не обов'язково кубіти). Для специфічних задач машина Ізінга проведе розрахунок або моделювання за кілька годин, тоді як класичній системі для отримання того ж результату знадобляться тисячі років безперервної роботи.

В основі південно-корейської розробки лежить так звана осциляторна машина Ізінга — спеціалізований обчислювач, в якому безліч осциляторів обмінюються сигналами і синхронізують свої частоти, природним чином знаходячи найбільш стійкий стан системи, що еквівалентно переходу в найменш енергетично затратне стан. Саме це стан відповідає оптимальному рішенню задачі. Дослідники змогли реалізувати як самі осцилятори, так і елементи зв'язку між ними за допомогою звичайних кремнієвих транзисторів, що дозволило підвищити точність синхронізації і поліпшити обробку складних обчислювальних моделей.

Джерело зображення: Science Advances (2026)

Експерименти показали високу ефективність системи при вирішенні задачі максимального розрізу графа, широко використовуваної в логістиці, фінансовому аналізі та проектуванні напівпровідникових схем. Головною перевагою технології є її сумісність з існуючим КМОП-виробництвом, що робить можливим масове впровадження без необхідності створення нових фабрик або використання спеціальних матеріалів. Це відкриває перспективи комерційного застосування розробки в промисловості вже в найближчому майбутньому.

Розробка набуває особливої цінності в умовах, коли мініатюризація транзисторів наближається до фізичних меж. Нова концепція може стати основою для створення принципово нових обчислювальних архітектур і змінити майбутнє напівпровідникової індустрії. Третя епоха транзисторів не за горами, впевнені вчені. У всякому разі, вважати це так є багато вагомих підстав.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки