Schema e principio di funzionamento del CIM. (A) Progettazione CIM costituita da OPO multiplexato nel tempo e apparato di feedback di misura. Vedi (24, 25) per i dettagli. SHG, generazione di seconda armonica; FPGA, array di porte programmabili sul campo; PPLN, niobato di litio periodicamente polarizzato; IO SONO, modulatore di intensità; PM, modulatore di fase. (B) Stato OPO durante la transizione dallo stato compresso al di sotto della soglia allo stato coerente (bistabile) al di sopra della soglia. (C) Soluzione del problema di Ising antiferromagnetico sulla scala di Möbius con il CIM, dando le ampiezze OPO misurate ai e l'energia Ising H in funzione del tempo nei viaggi di andata e ritorno. (D) Illustrazione del principio di ricerca dal basso del funzionamento di CIM. Credito: Progressi scientifici (2019). DOI:10.1126/sciadv.aau0823
Un team di ricercatori con membri affiliati a diverse istituzioni negli Stati Uniti e in Giappone riferisce che la connettività è più importante di quanto si pensi quando si costruiscono macchine di ottimizzazione specializzate. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo descrive come hanno testato l'importanza della connettività su due tipi di macchine di ottimizzazione specializzate.
Man mano che i computer tradizionali si avvicinano ai limiti della legge di Moore, gli scienziati hanno rivolto la loro attenzione alle alternative. A quello scopo, è stato fatto molto lavoro per determinare se un computer quantistico veramente utile sarà all'altezza delle aspettative. I ricercatori hanno anche suggerito altri tipi di tecnologia per la costruzione di macchine specializzate per l'ottimizzazione:un esempio è la macchina Ising che è stata introdotta all'Università di Stanford. È un tipo di computer progettato specificamente per eseguire il cosiddetto problema del commesso viaggiatore, un esercizio in cui un commesso viaggiatore deve visitare ciascuno dei suoi clienti e tornare a casa tra un viaggio e l'altro nel modo più efficiente. Chiaramente, se ci sono solo poche città, il problema dei venditori ambulanti è banale, tuttavia, quando il numero delle città aumenta, le cose si fanno difficili. La macchina Ising utilizza processori ottici ed elettrici per risolvere il problema e lo fa in modo molto più efficiente rispetto ai computer convenzionali. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno scoperto che gli ingegneri che lavorano su macchine di ottimizzazione specializzate potrebbero trascurare la connettività.
Per illustrare quanta differenza può fare la connettività nella progettazione delle macchine, i ricercatori hanno confrontato un ricottore quantistico costruito da D-Wave Systems con una macchina Ising. Hanno assegnato a entrambe le macchine gli stessi compiti e misurato quanto tempo hanno impiegato per risolverli, notando che una delle maggiori differenze tra loro è il grado di connettività coinvolto nel loro design. Il design della macchina Ising, notano, mostra una connettività molto più efficiente.
I ricercatori riferiscono che per le applicazioni che richiedono un'elevata connettività, la macchina Ising ha superato la macchina D-Wave, in alcuni casi, drammaticamente. Su uno dei problemi più complicati, ha battuto la ricottura quantistica di un fattore di 10 milioni. Per problemi scarsamente connessi, era vero il contrario, con il ricottore quantistico che supera chiaramente la macchina di Ising.
I ricercatori suggeriscono che i loro risultati evidenziano l'importanza di affrontare i problemi di connettività durante la progettazione di macchine di ottimizzazione specializzate.
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