如何在模拟 Ising 机中引入高阶相互作用

Ising 机（IM）是旨在高效求解组合优化问题的专用设备。在此类问题中，布尔可满足性问题（SAT）在工业应用中尤为相关。使用 IM 求解 SAT 问题，引入高阶相互作用至关重要。然而，在模拟 IM 中，不同阶的相互作用随连续自旋幅值的缩放不均，引入了可显著降低性能的不平衡。我们对缓解这些不平衡的方法进行了数值比较，在 SATLIB 基准集的均匀随机 3-SAT 实例上评估了求解时间和成功率。结果表明，最有效的方法采用与自旋符号而非其连续幅值成正比的自旋相互作用。这推广了我们之前的工作，该工作表明此类相互作用能最好地缓解二次模拟 IM 中由外场引起的不平衡。在本工作中，其优势变得更为显著，因为它能自然地缓解所有相互作用阶的不平衡。我们进一步证明，该方法的平滑近似使其与模拟硬件兼容。我们的发现强调了基于自旋符号的相互作用在实现稳健且可扩展的模拟 IM 动力学中的核心作用。