Номер 18-72-10118
НазваниеГибридные системы сверхпроводник-ферромагнетик как ключевой элемент нейросетевых и квантовых вычислений
РуководительСтоляров Василий Сергеевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регионфедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)", Московская обл
Срок выполнения при поддержке РНФ
07.2018 - 06.2021
, продлен на 07.2021 - 06.2023. Карточка проекта продления (ссылка)КонкурсКонкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-209 - Низкие температуры и сверхпроводимость
Ключевые словаИскусственный интеллект, нейроны, синапсы, сверхпроводимость, эффект близости, эффект Джозефсона, СФ структуры, сверхпроводящие детекторы, сканирующая зондовая микроскопия/спектроскопия
Код ГРНТИ29.19.29
СтатусУспешно завершен
Аннотация: Для прогресса в области высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта сегодня требуется улучшение энергоэффективности и плотности интеграции существующих схем, что возможно реализовать с применением новых физических эффектов. Наиболее перспективным направлением, отвечающим этим задачам, представляется использование сверхпроводящих материалов. Однако традиционно в сверхпроводниковой логике и памяти информация ассоциирована с квантом магнитного потока, что, во-первых, ограничивает степень интеграции (ячейка должна содержать в себе квант потока), а во-вторых, обусловливает локализацию информации, что затрудняет физическую реализацию алгоритмов распараллеливания обработки информации. Эти ограничения приводят к низкой функциональной плотности существующих сверхпроводниковых схем и затрудняют разработку цепей на базе неклассических принципов обработки информации, таких как глубокие нейросети, являющиеся ключевыми компонентами в создании искусственного интеллекта. Решением обозначенной проблемы является предлагаемое в настоящем проекте исследование эффектов, возникающих при сосуществовании магнетизма и сверхпроводимости на нанометровых масштабах, например, в новых гибридных структурах сверхпроводник-ферромагнетик и новых материалах, таких как ферромагнитный материал/сверхпроводник, а также исследование сильно-неупорядоченных сверхпроводников. Примером реализации подобных устройств может служить вышедшая в 2018 году работа [1]. Представляется, что разработка принципов функционирования базовых элементов вычислительных схем на базе изучаемых эффектов позволит значительно улучшить параметры существующих устройств и продвинуться на пути создания глубоких сверхпроводниковых нейросетей, не уступающих биологическим нейросетям по энергоэффективности, и значительно превосходящих их по производительности.
[1] Schneider et al., Sci. Adv. 2018;4: e1701329 26 January (2018)