طور الباحثون في جامعة كوينز جهاز كمبيوتر فريدًا يستخدم الضوء بدلاً من الدوائر الإلكترونية التقليدية لحل المشكلات التي كانت تعتبر في السابق مستحيلة تقريبًا. ونشرت النتائج في المجلة طبيعة.

لعقود من الزمن، كان يُعتقد أنه من أجل حل المشكلات المعقدة، نحتاج إلى إنشاء أجهزة كمبيوتر أكثر قوة من أي وقت مضى. ومع ذلك، فإن العديد من المهام، بدءًا من إنشاء أدوية جديدة وحتى فك رموز التشفير، لا تقتصر على سرعة المعالج. أنها تنطوي على عدد كبير من الخيارات الممكنة. حتى أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة ليس لديها الوقت الكافي للتحقق من جميع المجموعات.

تسمى هذه المشكلات بمشكلات التحسين. ومن الأمثلة على ذلك تخطيط طرق التسليم: مع زيادة عدد التوقفات، يزداد عدد المجموعات المحتملة بشكل كبير.

“مع خمس محطات، هناك 12 خيارًا للمسار. عند 10 – 180.000. عند 20 – أكثر من 60 مليون مليار. وعند 50، سيستغرق التحقق من جميع الخيارات وقتًا أطول من عمر الكون”، يوضح بهافين شاستري، المؤلف المشارك للدراسة.

للتغلب على هذا القيد، تحول العلماء إلى فكرة فيزيائية قديمة – نماذج إيسينج. إنه يتخيل مشكلة معقدة كنظام من المغناطيسات الصغيرة، تسمى الدوران، والتي يمكن أن تشير إلى الأعلى أو الأسفل. يميل النظام إلى الحالة ذات الطاقة الأقل، والتي تتوافق مع الحل الأمثل للمشكلة.

وفي الجهاز الجديد تم استبدال الظهر بنبضات ضوئية. تمثل كل نبضة وجود أو غياب الضوء. وهي تدور في حلقة مغلقة من أجهزة الليزر القياسية والكابلات الضوئية وأجهزة التعديل – وهي المكونات المستخدمة بالفعل في الإنترنت. ومن خلال التفاعل، تشكل النبضات تدريجيًا دائرة مستقرة تقوم بتشفير الحل الأمثل. وفقا للمؤلفين، فإن الأمر يشبه مجموعة من الأشخاص يتبادلون الآراء بسرعة حتى يتم التوصل إلى اتفاق.

يتحرك الضوء بسرعة كبيرة، مما يسمح بمليارات العمليات في الثانية، ويعمل النظام في درجة حرارة الغرفة العادية، مما يقلل من استهلاك الطاقة ويسهل التشغيل.