支持完全可编程自旋耦合与外磁场的波分复用光学伊辛模拟器

近来，空间光子伊辛机（SPIMs）已展现出计算大规模自旋系统伊辛哈密顿量的能力，并具有超快速度和高能效优势。然而，此类光学计算局限于具有全连接耦合的特定伊辛模型。此处我们开发了一种波分复用 SPIM，以实现通用伊辛模型的可编程自旋耦合与外磁场。我们通过单个空间光调制器实验演示了该波分复用 SPIM，其中采用规范变换以消除像素对齐的影响。为展示通用自旋耦合相互作用的可编程能力，我们探究了三种自旋系统：±J 模型、Sherrington-Kirkpatrick 模型以及仅局部连接的 ${{J}_{1}}\texttt{-}{{J}_{2}}$ 模型，并观察到自旋玻璃、铁磁、顺磁与条纹反铁磁相之间的相变。这些结果表明波分复用方法具有自旋耦合与外磁场的极大可编程灵活性，为利用大规模按需 SPIM 求解通用组合优化问题提供了机遇。