可调谐的光子“概率比特”：电压微调，精度达毫伏以下

本文提出了一种名为‘光诱导偏置可调概率比特’（LBP-bit）的新型光电器件，专为概率计算（p-computing）设计。传统计算在优化、推理和机器学习任务中正面临瓶颈，而量子计算又受限于低温环境和扩展性差；相比之下，概率计算利用可控的随机性探索解空间，避免陷入局部最优，特别适合组合优化和推理类问题。其核心是‘概率比特’（p-bit）——一种经典硬件单元，不像量子比特那样依赖脆弱的量子叠加态，而是实时在0和1之间随机翻转，且翻转概率可由外部信号精确调节。本文器件的创新在于：用光（特定波长的随机光）负责产生本质随机性（通过异质结中光生载流子极性切换），而仅用极小电压（±300微伏，比同类器件低三个数量级）来独立调节输出概率。这种物理机制上的分离，使器件在保持内在随机分布形状（高斯分布标准差σ几乎不随电压变化）的同时，实现平滑、可预测、可逆的概率调控（呈典型S型曲线）。实验验证了该器件在多项关键任务中的性能：整数因子分解准确率达80%；对四种五节点‘最大割集’（Max-Cut）组合优化问题，平均求解准确率达72%，远超20%的合格阈值；还成功实现了可逆逻辑门（如AND门）和乘法器。进一步测试表明，即使面对器件老化、循环间波动或扩大到15–20个节点的更大规模问题，系统仍能稳定识别最优解。这证明了光驱动p-bit是一种灵活、低功耗、可扩展的概率计算新路径，有望应用于逻辑运算、智能推理和决策优化等领域。