大數(shù)的因子分解是現(xiàn)代非對稱加密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一，誰能用算法在較短的時間內(nèi)破解這個問題，就將嚴(yán)重威脅現(xiàn)存的加密體系。這也是科學(xué)家們?nèi)绱酥匾暳孔佑嬎銠C的原因，量子計算中的Shor算法能夠較快的分解一個大數(shù)。如今，來自日本東北大學(xué)和美國普渡大學(xué)的科學(xué)家們受到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的啟發(fā)，發(fā)明了一種新的硬件，也能夠?qū)崿F(xiàn)因數(shù)分解，而且這種硬件的制造工藝和使用方法比量子計算機更簡單。現(xiàn)在它只需8bit就能對945執(zhí)行因數(shù)分解。

這就是包含納米磁體的集成電路，完整的名稱是：隨機行為納米磁性隧道結(jié)（MTJ）。目前相關(guān)論文已刊登在《Nature》雜志上。

與量子計算機有何不同

下圖展示了普通計算機、量子計算機和隨機磁電路的區(qū)別：

a表示普通計算機，只能處于0或者1兩種狀態(tài)之一，0和1的區(qū)別就在于柵極上帶的是哪種電荷；d表示量子計算機，可以同時處于0和1兩種狀態(tài)的疊加，就像薛定諤的貓，只要沒打開箱子，就同時處于“死和生”兩種狀態(tài)。

而隨機磁電路中每個位也具有0或1的狀態(tài)，這取決于磁體中的電子的總體自旋是向下還是向上。隨機磁位在0和1狀態(tài)之間隨機波動，并且在每種狀態(tài)下具有一定的概率，在圖中由箭頭大小表示。

隨機磁電路與現(xiàn)有的磁阻隨機存儲器原理類似，不過其能壘更低。對于隨機磁電路中的位來說，由于0和1之間的能量差距很小，隨機弛豫力導(dǎo)致納米磁體在兩種狀態(tài)之間隨機波動，研究人員這種比特叫做隨機比特，簡稱p比特（p-bit）。

不同p比特之間通過磁場產(chǎn)生相互作用，調(diào)節(jié)納米磁體的直徑和厚度可以改變其消磁所用的時間。為了讓磁體之間形成隨機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模塊，研究人員將隨機MTJ與NMOS晶體管連接起來，獲得一個三端p比特。

在論文提到的因數(shù)分解算法中，只需n個p比特就可以編碼高達2n+2的整數(shù)，這種關(guān)系比當(dāng)前的量子計算機方案需要的比特數(shù)更少。除了在存儲和算法上的優(yōu)勢外，隨機磁電路相比量子計算機還有兩大優(yōu)點。首先，納米磁鐵芯片可以使用已有的磁阻隨機存儲器（MRAM）工藝制造，而量子計算機則需要高度復(fù)雜的制造工藝。其次，納米磁芯片可以在室溫下工作，而量子計算機需要冷藏才能保持在絕對溫度1K以下。因為要維持低溫，量子計算機需要消耗大量能量，計算機本身每一瓦的功率，則需要大約一千瓦的制冷功率，這會增加開發(fā)和操作的難度。

用于質(zhì)因子分解的納米磁芯片方法仍處于起步階段，需要進行許多開發(fā)才能將它轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱玫挠嬎阋妗Ｆ渲械奶魬?zhàn)有：將數(shù)千個磁位相互連接起來，在集成電路中組合磁位和普通的晶體管。與量子計算相比，這些要求能夠更快更容易地實現(xiàn)，未來許多機構(gòu)的資金可能會從量子計算轉(zhuǎn)向納米磁芯片。隨機磁電路是對MRAM技術(shù)進行微小的修改就能實現(xiàn)的，研究人員認(rèn)為，這種技術(shù)未來還可以在優(yōu)化、采樣和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域找到應(yīng)用。