节能超顺磁 Ising 机及其在旅行商问题中的应用
新兴技术
2023-06-21 v1 其他凝聚态物理
应用物理
摘要
人工智能和物联网的发展为解决非确定性多项式时间 (NP) 困难问题带来了巨大的计算负荷，这些问题难以使用传统计算机求解。基于 Ising 模型和退火过程的 Ising 计算机，通过观测动态自旋态的收敛，在寻找 NP 困难问题的近似解方面备受追捧。然而，它面临诸多挑战，包括人工自旋和由复杂电路模拟的随机性导致的高功耗，以及在考虑大规模问题时由于连接度急剧增长导致的低可扩展性。在此，我们提出了一种基于超顺磁隧道结 (SMTJ) 且具有全连接的实验性 Ising 退火计算机，它成功求解了一个 70 城市的旅行商问题（4761 节点 Ising 问题）。通过利用 SMTJ 的内在随机性，实施适当的全局退火方案，并使用高效的算法，与其他 Ising 方案相比，我们基于 SMTJ 的 Ising 退火器在功耗和能效方面展现出优越的性能。此外，我们的方法提供了一种在有限硬件资源下解决复杂问题的有前途的途径。而且，我们提出了一种使用传统磁性随机存取存储器进行可扩展集成的交叉阵列架构。我们的结果表明，具有高能效、速度和可扩展性的基于 SMTJ 的 Ising 退火计算机是未来非常规计算方案的有力候选者。
引用
@article{arxiv.2306.11572,
title = {Energy-efficient superparamagnetic Ising machine and its application to traveling salesman problems},
author = {Jia Si and Shuhan Yang and Yunuo Cen and Jiaer Chen and Zhaoyang Yao and Dong-Jun Kim and Kaiming Cai and Jerald Yoo and Xuanyao Fong and Hyunsoo Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11572},
year = {2023}
}
备注
5 figures