基于光子量子模拟器观察关联记忆检索与自旋菊花相位

相互作用的复杂系统模型为研究和理解关联记忆、机器学习以及神经网络动力学提供了基本的统计物理参考框架。另一方面，由于系统复杂度的超线性增长， 在经典硬件上模拟复杂的多突触相互作用计算上具有挑战性。光子量子技术通过利用其固有的速度和并行处理能力，为模拟复杂网络提供了可行的解决方案。最近，一种多光子过程与广义 $p$ 体霍普费尔模型之间的联系已被理论建立。本文我们设计并实现了一个实验平台，利用分布在光子模式上的单光子，在其中受控的二进制相位移子构成类霍普费尔神经元。我们特别关注完全连接的霍普费尔哈密顿量，其包含由两光子过程实现的四体局部相互作用项。通过可编程光子处理器上的量子模拟，研究确定了三个 distinct 相：记忆检索相、自旋菊花记忆“黑屏”相以及 paramagnetic 相。实验结果确认，在低存储容量和温度下，系统成功地检索记忆，在这些条件下系统始终放松到具有高记忆重叠度的固定点，从而有效地重建了存储的模式。未来的研究将扩展平台设计以探讨具有局部或疏松相互作用的网络，同时随着可扩展光子电路实现的进展，将 enabled 具备大量相互作用自旋的体系结构。