自纠正高速光子电子概率计算机
量子物理
2025-11-07 v1 新兴技术
摘要
我们提出了一种新型自纠正、高速光子电子概率计算机架构，利用源设备独立（SDI）量子光子 p 位集成并配备稳健的电子控制。我们的做法将量子光子的固有随机性和高带宽与经典电子的可编程性和可扩展性相结合，实现了高效灵活的概率计算。我们详细描述了基于光子集成电路和基于 FPGA 的控制的原型系统设计与实现，能够实现和操控 64000 个逻辑 p 位。实验结果表明，Our architecture achieves a flip rate of 2.7 x 10^9 flips/s with an energy consumption of 4.9 nJ/flip, 相较于基于磁力隧道关节（MTJ）的前沿系统实现了近三个数量级的速度和能源效率提升。此外，SDI 协议实现了实时自我认证和纠错，确保在广泛条件下可靠运行，并解决了随着 p 位数量增长的硬件可变性问题。我们的结果确立了量子光子 p 位作为可扩展、高性能概率计算平台的前景，对组合优化、机器学习和复杂系统建模具有重大意义。
引用
@article{arxiv.2511.04300,
title = {Self-correcting High-speed Opto-electronic Probabilistic Computer},
author = {Ramy Aboushelbaya and Annika Moslein and Hadi Azar and Hamid Tanhaei and Marko von der Leyen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04300},
year = {2025}
}