基于电荷密度波振荡器网络的组合优化问题求解

许多组合优化问题属于非多项式时间 NP-hard 复杂度类，其计算需求在最坏情况下随问题规模呈指数增长。高效求解大规模组合优化问题需要超越传统 von Neumann 体系结构的新型硬件解决方案。我们提出了一种基于实现于电荷密度波凝聚态器件中的耦合振荡器网络来求解某类 NP-hard 问题的 approach。我们的原型硬件基于 TaS2 的 1T 多态物性，揭示了电荷密度波电子-声子凝聚态相之间的开关行为，使网络能够在室温下工作。振荡器运算依赖于电压-电流特性中的滞回行为以及由施加电气偏置触发的双稳态现象。本 work 提出了一网络的注入锁定耦合振荡器，其相位动力学遵循 Kuramoto 模型，并演示了此类耦合量子振荡器自然演化到能够解决组合优化问题的基态。基于电荷密度波凝聚态相的耦合振荡器能够高效求解 NP-hard Max-Cut 基准问题，相较于其他领先的振荡器方法具有优势。电荷密度波相之间的转换方式与阻变开关不同，为低功耗运行和与常规 Si 技术的兼容性提供了潜力。