[发明专利]相干伊辛机及多元二次优化问题的求解方法

权利要求书

1.一种相干伊辛机，其特征在于，用于求解多元二次优化问题，包括：

光电转换电路(A)，用于实现光电参量振荡环路中的光电转换；

逻辑运算模块(B)，用于利用伊辛自旋信号模拟计算所述多元二次优化问题，得到反馈信号；

微波源(13)，用于产生固定频率的本振信号；

第一混频器(12)，用于对所述本振信号和所述反馈信号进行混频，引发所述光电参量振荡环路振荡产生所述伊辛自旋信号。

2.根据权利要求1所述相干伊辛机，其特征在于，所述逻辑运算模块(B)包括：

模数转换器(8)，用于将所述伊辛自旋信号转换成第一数字信号；

逻辑运算单元(9)，用于存储描述所述多元二次优化问题的矩阵，对所述矩阵和所述第一数字信号进行运算得到第二数字信号；

数模转换器(10)，用于将所述第二数字信号转换成所述反馈信号；

所述相干伊辛机还包括：

分束装置(7)和合束装置(11)，其中，所述分束装置(7)用于从所述光电参量振荡环路中分出一路所述伊辛自旋信号输入所述模数转换器(8)，所述合束装置(11)用于将所述反馈信号与所述分束装置(7)输出的另一路所述伊辛自旋信号耦合后输入到所述第一混频器(12)。

3.根据权利要求2所述的相干伊辛机，其特征在于，所述逻辑运算单元(9)包括：

CPU、FPGA、GPU和ASIC中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的相干伊辛机，其特征在于，所述伊辛自旋信号的相位为0或π。

5.根据权利要求1所述的相干伊辛机，其特征在于，所述光电转换电路(A)包括：

脉冲激光器(1)，用于产生脉冲激光信号；

电光调制器(2)，用于使用所述第一混频器(12)输出的电信号调制所述脉冲激光信号；

长光纤(3)，用于增加所述光电参量振荡环路中的光信号的延时；

光电探测器(6)，用于对所述光信号进行光电转换。

6.根据权利要求5所述的相干伊辛机，其特征在于，所述相干伊辛机还包括：

放大器(4)，用于放大所述光电参量振荡环路中的信号；

滤波器(5)，用于对所述光电参量振荡环路中的信号进行滤波；

其中，所述脉冲激光器(1)，所述电光调制器(2)，所述长光纤(3)，所述放大器(4)，所述滤波器(5)，所述光电探测器(6)，所述分束装置(7)，所述合束装置(11)，所述第一混频器(12)以及所述微波源(13)共同组成所述光电参量振荡环路。

7.根据权利要求5所述的相干伊辛机，其特征在于，所述脉冲激光器(1)用于输出频率重复的脉冲激光信号，产生伊辛自旋，其中，所述频率根据所述多元二次优化问题和/或所述光电参量振荡环路的延时调节；

所述脉冲激光器(1)包括电脉冲信号调制的直调激光器，或者连续激光器和脉冲信号调制的电光调制器的组合。

8.根据权利要求6所述的相干伊辛机，其特征在于，所述滤波器(5)包括：

光滤波器(51)或者电滤波器(52)，用于对所述光电参量振荡环路中的光信号或者电信号进行滤波；

所述放大器(4)包括：

光放大器(41)或者电放大器(42)，用于对所述光电参量振荡环路中的光信号或者电信号进行放大。

9.根据权利要求2所述的相干伊辛机，其特征在于，所述逻辑运算模块(B)还包括：

第二混频器(14)和/或第三混频器(15)，用于对所述模拟信号进行下变频和/或对所述第二数字信号进行上变频。

10.一种基于权利要求1-9任意一项所述相干伊辛机的多元二次优化问题的求解方法，其特征在于，包括：

使用光电参量振荡环路中信号的相位信息作为伊辛自旋的载体；

将所述多元二次优化问题映射到光电参量振荡器的增益/损耗特性上；

求解所述增益/损耗特性对应的伊辛能量的最小值，得到所述多元二次优化问题的最优解；

其中，所述求解所述增益/损耗特性对应的伊辛能量包括：

根据公式：

求解所述增益/损耗特性对应的伊辛能量，其中，H是伊辛能量，s_i可取的值为+1和-1，代表伊辛自旋的方向；耦合矩阵J和h_i共同描述所述多元二次优化问题，当系统的伊辛能量最小时，对应的伊辛自旋s_i、s_j的值即为所述多元二次优化问题的最优解。