[发明专利]空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器

说明书

本申请实施例涉及空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器。根据本申请的一些实施例，一种空间并行的相干伊辛机包括：干涉模块，其用于更新光参数；以及光计算模块，其基于经更新的光参数通过光学网络进行计算。本申请另一实施例提供了一种求解器，包括上述相干伊辛机。本申请另一实施例提供了一种光子芯片，包括上述求解器。本申请另一实施例还提供了一种求解伊辛问题的方法，包括使用上述求解器。本申请实施例提供的空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器可有效解决传统技术中遇到的问题。

技术领域

本申请实施例大体上涉及量子通信与光通信领域，更具体地，涉及空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器。

背景技术

伊辛机是解决二元二次无约束优化的专用量子计算机。目前主流的相干伊辛机，采用时分复用的方式，基于时间维度的并行避免了装置空间维度全连接的冗杂，极大降低了制造成本，但这种基于时间并行的方法无法有效降低求解时间、提升求解效率；空间维度全连接并行的方式，虽可一定程度上的节省时间，但由于全连接的规模与求解问题的问题数量为2次方关系，致使在大空间尺度上设计该方案寸步难行，同时，目前主流的光电混合的相干伊辛机，其大量梯度运算仍有经典电学硬件完成，无法体现光计算的优越性。

因此，本申请提出一种空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器。

发明内容

本申请实施例的目的之一在于提供一种空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器，与传统的方法相比，其有效利用了伊辛机空间并行的方式，提升了求解性能。

本申请实施例提供了一种空间并行的相干伊辛机，其包括：干涉模块，其用于更新光参数；以及光计算模块，其基于经更新的光参数通过光学网络进行计算。

根据本申请的一些实施例，其中相干伊辛机是可编程的。

根据本申请的一些实施例，其中干涉模块包括：光源；干涉仪，其用于将所述光源的输出转化为干涉信号；分束器，其用于对所述干涉信号进行空间路径分离分成若干路径；以及光电探测器，其用于探测所述若干路径中的至少一者的振幅。

根据本申请的一些实施例，其中干涉仪使用电信号控制相位。

根据本申请的一些实施例，其中干涉仪是马赫曾德尔调制器。

根据本申请的一些实施例，其中干涉仪将前述光源的输出均等空间分离至第一路径和第二路径。

根据本申请的一些实施例，其中依据伊辛问题变元的规模，选择相应自旋数量的光源。

根据本申请的一些实施例，其中光计算模块包括：所述光学网络，其用于对所述干涉模块输出的光信号进行线性演化；以及光电转换器，其用于将演化后的光信号转变为电信号。

根据本申请的一些实施例，其中所述光学网络基于待求解伊辛问题哈密顿量的耦合矩阵进行编码。

根据本申请的一些实施例，其中光电转换器是光电二极管。

本申请的另一实施例还提供一种求解器，其包括前述的相干伊辛机。

本申请的另一实施例还提供一种光子芯片，其包括前述的求解器。

本申请的另一实施例还提供一种求解伊辛问题的方法，其包括使用前述的求解器。

根据本申请的一些实施例，其中使用求解器包括：训练光参数以产生第二光信号；所述第二光信号经由所述光学网络执行伊辛哈密顿量的梯度计算；通过光电转换器观测强度信号；以及输出所述伊辛哈密顿量的基态解。

与现有技术相比，本申请实施例提供的空间并行的相干伊辛机及包含其的求解器，该伊辛机使用空间并行的方式，避免了全连接的冗杂结构，同时使用光学网络实现梯度计算，极大提升了求解性能。

附图说明