[发明专利]一种光计算设备以及光信号处理方法

说明书

一种光计算设备以及光信号处理方法，该光计算设备包括参量振荡阵列、与该参量振荡阵列连接的相互作用计算矩阵、连接在该参量振荡阵列的两端的第一反馈模块和连接该参量振荡阵列和该相互作用计算阵列的第二反馈模块。其中，参量振荡阵列，用于接收第一组信号，并根据接收的该第一组信号生成包括多个第一光信号的第一组光信号；相互作用计算阵列，用于接收该第一组光信号，并根据预设的矩阵，对该第一组光信号进行矩阵运算，获得包括多个第二光信号的第二组光信号；第一反馈模块，用于接收该第一组光信号，并将该第一组光信号传输至该参量振荡阵列；第二反馈模块，用于接收该第二组光信号，并将该第二组光信号传输至该参量振荡阵列。

技术领域

本申请涉及信息技术领域，尤其涉及一种光计算设备以及光信号处理方法。

背景技术

复杂系统的分析和优化等非确定性多项式时间困难(non-deterministicpolynomial hard，NP-hard)问题，可以映射为伊辛模型，并通过光伊辛机对该伊辛模型进行模拟求解，从而得到该NP-hard问题的解。

光伊辛机利用多个光信号构成的格点网络来模拟求解伊辛模型。目前，光伊辛机的一种实现方式是通过光纤系统来实现，具体为：串行输入光伊辛机计算所需的所有的输入光信号，然后将该所有的输入光信号在光纤腔内进行循环，并耦合出小部分输入光信号在现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)中进行矩阵运算，模拟伊辛模型中各个节点之间的耦合作用，并将运算结果反馈至光伊辛机的输入端，从而与所有的输入光信号进行相互作用，作为下一次的输入光信号，反复执行上述过程，最终获取光伊辛机的最优解。

由于上述光伊辛机中输入了计算所需的所有的输入光信号，因此，通过上述光伊辛机获取的最优解为全局最优解，而不是局部最优解，从而可以保证光伊辛机的计算精度。但是，上述光伊辛机中，输入光信号是串行运行的，当伊辛模型中的节点数量较多时，需要引入较多的输入光信号，从而会增大输入光信号在光伊辛机中的传输时间，导致运算时间大大增加，限制了光伊辛机的运算效率。

因此，如何在保证计算精度的前提下，提高光伊辛机的运算效率，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种光计算设备以及光信号处理方法，用以提供一种高计算精度且高运算效率的光伊辛机。

第一方面，提供一种光计算设备，该光计算设备包括参量振荡阵列、与该参量振荡阵列连接的相互作用计算矩阵、连接在该参量振荡阵列的两端的第一反馈模块和连接该参量振荡阵列和该相互作用计算阵列的第二反馈模块。该光计算设备的工作原理如下：

参量振荡阵列，用于接收第一组信号，并根据接收的该第一组信号生成包括多个第一光信号的第一组光信号；相互作用计算阵列，用于接收该第一组光信号，并根据预设的矩阵，对该第一组光信号进行矩阵运算，获得包括多个第二光信号的第二组光信号；第一反馈模块，用于接收该第一组光信号，并将该第一组光信号传输至该参量振荡阵列；第二反馈模块，用于接收该第二组光信号，并将该第二组光信号传输至该参量振荡阵列。

在上述光计算设备中，由于参量振荡阵列和相互作用计算矩阵对一组光信号包括的多个光信号的处理过程是并行的，因此，即使在伊辛模型中的节点数量较多时，需要引入较多的输入光信号时，也不会增加光计算设备的运算时间。

进一步，将参量振荡阵列生成的光信号反馈至参量振荡阵列，以进行下一次计算，可以增加参量振荡阵列生成的光信号的状态，使得光计算设备能够获取计算所需的所有可能状态的输入光信号，从而可以避免光计算设备获取的不是局部最优解，即采用硬件退火方式提高了光计算设备的计算精度。