光子集成电路中的循环伊辛机
光学
2019-10-01 v1 应用物理
摘要
传统计算架构对于组合优化任务没有已知的高效算法，这类任务出现在物流、社交网络和密码学等基础领域与真实世界实际问题中。物理机器近来被提出并实现，作为伊辛问题（一种需要寻找任意伊辛图的基态自旋构型的优化任务）的传统精确与启发式求解器的替代方案。然而，这些物理方法通常分别因高边密度图或任意图权重而面临基态收敛概率下降或通用性不足的问题。我们实验演示了一个原理验证的集成纳米光子循环伊辛采样器（INPRIS），能够以高概率收敛到多种4自旋图的基态。INPRIS利用实验物理噪声作为资源来加速基态搜索。通过在算法迭代期间注入额外的外在噪声，INPRIS探索相空间中更大的区域，从而允许探测依赖于噪声的物理可观测量。由于我们的机器所施加的循环光子变换是图问题的固定函数，因此可用支持GHz时钟速率的光电架构实现（例如无需在每次迭代重新编程的无源或非易失性光子电路），我们的工作为组合困难问题解空间探索的多个数量级加速铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1909.13877,
title = {A Recurrent Ising Machine in a Photonic Integrated Circuit},
author = {Mihika Prabhu and Charles Roques-Carmes and Yichen Shen and Nicholas Harris and Li Jing and Jacques Carolan and Ryan Hamerly and Tom Baehr-Jones and Michael Hochberg and Vladimir Čeperić and John D. Joannopoulos and Dirk R. Englund and Marin Soljačić},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.13877},
year = {2019}
}