Ontwerp VUB-onderzoekers miniaturiseren optische computer

Ontwerp VUB-onderzoekers miniaturiseren optische computer

Traditionele digitale computer wordt ingehaald

De onderzoeksgroep Applied Physics van de Vrije Universiteit Brussel heeft een nieuwe generatie optische computers ontwikkeld, zgn. Coherent Ising machines. Zo’n "coherent Ising machine" kan aanzienlijk sneller en energiezuiniger zijn dan de huidige conventionele digitale computer bij het oplossen van optimalisatieproblemen. Tot nu toe waren ze helaas heel groot, duur en moeilijk te bouwen, omdat ze gebruik maken van kilometerslange optische vezels en krachtige lasersystemen. Het team van Fabian Böhm, prof Guy Verschaffelt en prof Guy Van der Sande heeft deze machines sterk verkleind en vereenvoudigd tot een draagbaar systeem. In de toekomst kan het systeem zelfs verkleind worden tot slechts enkele millimeters groot. Zo worden deze ‘coherente Ising-machines’ voor het eerst goedkoop en praktisch genoeg voor commercieel gebruik. Het onderzoeksresultaat is gepubliceerd in Nature Communications.

Optimalisatiealgoritmes zijn overal: ze berekenen het meest efficiënte vervoersplan van de treinen, de beste timing van slimme verkeerslichten of de snelste route tot onze bestemming op onze smartphone. Maar ze vergen zeer veel rekenkracht waarmee traditionele computer grote moeite hebben. Dit is de reden waarom verschillende onderzoeksinstituten en grote bedrijven als Google, IBM, HP of NTT op zoek zijn naar alternatieven voor de conventionele digitale computer om net dit soort problemen sneller op te lossen. De grootste kanshebbers als alternatief zijn vandaag kwantumcomputers en ‘coherent Ising machines’. Beide computers hebben gemeen dat ze, in tegenstelling tot digitale computers, niet alle mogelijkheden uitproberen om de optimale oplossing te vinden. Ze evolueren liever naar de meest waarschijnlijke oplossing, vergelijkbaar met de manier waarop water altijd naar het laagste punt in een vallei stroomt. Het belangrijkste verschil is dat optische computers op klassiek laserlicht werken, waar kwantumcomputers gebruik maken van de soms vreemde eigenschappen van de kwantumfysica.

 

Honderd keer sneller

Onderzoeksgroepen in Japan en in de VS hebben aangetoond dat de ‘coherent Ising-machines’ minstens honderd keer sneller kunnen zijn dan digitale computers. Ze slagen er in om vergelijkbare en zelfs betere prestaties voor te leggen dan kwantumcomputers terwijl ze goedkoper zijn. “Maar deze Ising-machines zijn in hun huidige vorm evenwel nog te ver verwijderd van commerciële toepassingen.” legt onderzoeker Fabian 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.”

 

Uit kant-en-klare componenten

Vandaag is er een volledig lab nodig om één enkele "coherente Ising-machine" te huisvesten. De aanpak van de VUB-onderzoekers brengt daar nu verandering in, dankzij een uiterst goedkope en compacte opstelling op basis van standaard optische en elektronische componenten die ook gebruikt worden in het internet. Hierdoor kan de optische computer volledig samengesteld worden uit kant-en-klare commerciële onderdelen en bijgevolg overal makkelijk worden nagebouwd. Bovendien kunnen deze componenten in de toekomst gemaakt worden als fotonische chips, waardoor de grootte én kostprijs in de toekomst nog drastisch zal verlagen.

 

Contact

Fabian Böhm, [email protected], +32 2 629 36 53

https://www.nature.com/ articles/s41467-019-11484-3

Over Press - Vrije Universiteit Brussel

volg ons op twitter @VUBrussel


De Vrije Universiteit Brussel is een internationaal georiënteerde universiteit in Brussel, het hart van Europa. Door het afleveren van hoogstaand onderzoek en onderwijs op maat, wil de VUB een actieve en geëngageerde bijdrage leveren tot een betere maatschappij.

De Wereld Heeft Je Nodig

De Vrije Universiteit Brussel neemt haar wetenschappelijke en maatschappelijke verantwoordelijkheid met liefde en daadkracht op. De VUB lanceerde daarom het platform ’De Wereld Heeft Je Nodig’.  Hier worden rond zes P’s ideeën, acties en projecten samengebracht, opgestart en uitgebouwd. De eerste P staat voor People, want daar draait alles om: mensen gelijke kansen geven, welvaart, welzijn, respect. Peace staat voor het bestrijden van klein en groot onrecht in de wereld. Prosperity gaat armoede en ongelijkheid te lijf. Planet staat voor acties rond biodiversiteit, klimaat, luchtkwaliteit, dierenrechten ... Met Partnership zoekt de VUB samenwerkingen om de wereld een betere plaats te maken. De zesde en laatste P is van Poincaré, de Franse filosoof Henri Poincaré aan wie de VUB haar leuze ontleent, dat het denken zich aan niets mag onderwerpen, behalve aan de feiten zelf. De VUB is een 'urban engaged university’, sterk verankerd in Brussel en Europa en werkend volgens de principes vrij onderzoek. www.vub.be/dewereldheeftjenodig

Press - Vrije Universiteit Brussel
Pleinlaan 2
1050 Brussel