纳米光子相控阵XY哈密顿量求解器

使用现有计算机解决大规模计算困难的优化问题遇到了瓶颈。一种有前景的替代方法利用基于物理的现象自然地解决优化问题，其中物理现象演化到其最小能量状态。在这方面，光子器件已显示出作为替代优化架构的前景，受益于光学领域的高速、高带宽和并行性。在光子器件中，可编程空间光调制器在解决大规模伊辛模型问题方面显示出前景，许多计算困难的问题可以映射到该模型。尽管取得了很大进展，但用于解决伊辛模型和类似问题的现有空间光调制器存在更新速率慢和物理体积庞大的缺点。在这里，我们展示了使用紧凑的硅光子集成电路光学相控阵可以模拟XY哈密顿量，这是伊辛哈密顿量的一种广义形式，其中自旋可以连续变化。在这种纳米光子XY哈密顿量求解器中，自旋使用光学相控阵中的模拟移相器实现。光子集成电路光学相控阵的远场强度模式代表了一个全连接的XY哈密顿量能量，并且可以通过可调移相器进行优化，使我们能够解决全连接的XY模型。我们的结果表明了光子集成电路光学相控阵作为紧凑、低功耗、高速的非确定性多项式困难问题求解器的实用性。硅光子集成电路光学相控阵的可扩展性及其与CMOS电子学单片集成的兼容性，进一步有望实现强大的混合光子/电子非冯·诺依曼计算引擎。