Физики МГУ предложили модель связанных квантовых мемристоров на одиночном ионе

Ученые физического факультета МГУ совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева Российской академии наук развили свою модель квантового мемристора на одиночном ионе иттербия. Они предложили способ совместного применения двух связанных друг с другом квантовых мемристоров на одиночном ионе посредством использования оптических и радиочастотных переходов, возбуждаемых резонансными лазерными полями. Предложенный способ позволяет задействовать всего один ион для управления статистическими весами в двухслойных персептронах. Результаты работы опубликованы в журнале Письма в ЖЭТФ. Исследования проводились в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина».

В рамках данной работы предложены две схемы уровней ионов 171Yb+, которые являются подходящими и удобными для экспериментальной реализации квантового мемристора на основе ультрахолодных ионов, захваченных в ловушки Пауля. В предложенных двух схемах задействуется один общий уровень 2S_1/2 (F = 0), что позволяет проводить обучение таких систем.

«Наличие двух схем уровней на одном ионе с существенно различающимися друг от друга возбуждающими резонансными частотами позволяет предложить схему связанных квантовых мемристоров на одиночном ионе, когда последовательное действие резонансных полей позволяет передавать состояние от мемристора к мемристору», — прокомментировал свои исследования доктор физико-математических наук, профессор, заместитель декана по научной работе физического факультета МГУ Павел Форш.

Таким образом, на одном ионе реализуется два слоя мемристоров, что вместе с предложенной раннее схемой передачи информации по цепочке связанных низкочастотной колебательной модой центра масс ультрахолодных ионов позволяет сформировать многослойные квантовые персептроны.

«Следует отметить, что классический мемристор по своим свойствам близок к синапсу, обеспечивающему контакт между нейронами в мозге. В то же время, некоторые ученые склоняются к тому, что работу мозга определяют законы квантовой физики. Если это так, то квантовый мемристор и вычислительные системы на его основе могут более точно имитировать работу мозга. Таким образом, разработка и создание квантовых мемристоров, а также многослойных квантовых персептронов на их основе, рассматриваемых в качестве основных элементов в биоподобных схемах обучения, полностью относится к природоподобным технологиям», — подвел итог проведенным исследованиям доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ Сергей Стремоухов.