SUNNYVALE, Californie–(FIL D’AFFAIRES)–NTT Research, Inc.une division de NTT (TYO:9432), a annoncé aujourd’hui que des scientifiques du NTT Research Laboratoire de physique et d’informatique (PHI) et Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) ont présenté un nouvel algorithme qui combine avec succès la rétroaction de contrôle d’amplitude et les termes Zeeman pour surmonter les limites inhérentes d’une machine Coherent Ising (CIM) et améliorer son potentiel pour résoudre un large éventail de problèmes d’optimisation. Cette recherche conjointe entre Tokyo Tech et NTT Research, publiée sous forme d’article dans Physique des communications le 15 juin 2022, est né d’un convention de recherche conjointe jumelant le PHI Lab avec le laboratoire du Dr Toru Aonishi. Les co-auteurs de cet article incluent le Dr Aonishi et M. Mastiyage Don Sudeera Hasaranga Gunathilaka, tous deux de Tokyo Tech ; les chercheurs du PHI Lab, le Dr Yoshitaka Inui (auteur correspondant) et le Dr Satoshi Kako ; et le directeur du laboratoire PHI, Yoshihisa Yamamoto, qui est également affilié au laboratoire EL Ginzton de l’Université de Stanford.
Cet article aborde deux difficultés pratiques associées au CIM, un réseau d’oscillateurs paramétriques optiques (OPO) programmés pour résoudre des problèmes qui sont mappés sur un modèle d’Ising. (Le modèle d’Ising est une abstraction mathématique des systèmes magnétiques composés de spins en interaction compétitive ou de moments cinétiques de particules fondamentales.) Un défi concerne les amplitudes inhomogènes induites par le couplage mutuel des OPO d’un CIM, qui peuvent prendre une gamme de valeurs autres supérieur à +1 ou -1, et en tant que tel, peut manquer de représentation fidèle et nuire à la performance du CIM. CIM est également limité par son manque de termes de Zeeman, un ensemble de spins interactifs hypothétiques associés à la plupart des problèmes d’optimisation du monde réel. Dans sa forme de base, le modèle d’Ising implique des termes appariés entre les variables d’optimisation, ce qui limite l’utilité du CIM à des fins d’analyse comparative. Les auteurs de cet article abordent ces difficultés en proposant un schéma/algorithme théorique qui permet aux CIM de résoudre des problèmes d’optimisation nécessitant une forme d’Ising plus générale, c’est-à-dire modifiée pour inclure les termes de Zeeman. L’algorithme corrige également l’inhomogénéité avec une implémentation d’une rétroaction de contrôle d’amplitude dépendante du temps qui force à la fois les amplitudes physiques à se rapprocher de +1 ou -1 et améliore les performances lorsque les CIM sont utilisés pour résoudre des problèmes d’Ising sous la forme modifiée avec les termes de Zeeman.
« Nous sommes satisfaits des résultats de notre collaboration continue avec le laboratoire du Dr Aonishi à l’Institut de technologie de Tokyo et de cette recherche en particulier, qui étend la portée du CIM à un plus large éventail d’applications pratiques », a déclaré Yamamoto, directeur du laboratoire PHI. « Il est important que les travaux théoriques et les modèles de simulation numérique du CIM suivent l’échelle des résultats expérimentaux ; il y a plus à faire, mais le travail représenté dans cet article est un pas significatif dans cette direction.
Il y a eu diverses tentatives pour exploiter les impulsions optiques d’un CIM, qui sont mutuellement couplées par des circuits dissipatifs plutôt que par des portes unitaires, pour résoudre des problèmes d’optimisation combinatoire, tels que le problème du voyageur de commerce, l’optimisation des pistes dans la découverte de médicaments, les entrées multiples et les sorties multiples ( MIMO) pour les communications sans fil et la détection compressée pour l’imagerie médicale. Dans le domaine du laboratoire, un résultat marquant d’un CIM expérimental à rétroaction de mesure avec 100 000 spins a été réalisé en 2021. Les schémas théoriques proposés dans cet article, en revanche, s’appliquent aux méthodologies de modélisation qui simulent le comportement d’un CIM physique, ce qui permet aux scientifiques d’étudier un CIM sans avoir besoin d’en construire un . Certaines des conclusions plus techniques de l’article concernent les performances de ces modèles. Le principal point à retenir, cependant, est que le schéma de contrôle d’amplitude proposé augmente les performances d’un CIM à 16 spins avec des termes de Zeeman, en particulier lorsque ces termes sont en concurrence avec des coefficients de couplage mutuel.
Les auteurs notent également que cette méthode sera efficace dans l’application CIM pour la détection compressée, un sujet traité récemment dans un autre papier par les scientifiques de NTT Research et de Tokyo Tech. En plus de son travail avec Tokyo Tech, le NTT Research PHI Lab a établi des accords de recherche conjoints dans la poursuite de son objectif ambitieux de refonte radicale des ordinateurs, à la fois classiques et modernes, avec les huit universités suivantes : California Institute of Technology (CalTech), Cornell Université, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Université Notre Dame, Université de Stanford, Université de technologie de Swinburne, Université du Michigan et Université de Tokyo. Il mène également des recherches conjointes avec le centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley et 1QBit, une société privée de logiciels d’informatique quantique.
À propos de NTT Research
NTT Research a ouvert ses bureaux en juillet 2019 en tant que nouvelle startup de la Silicon Valley pour mener des recherches fondamentales et faire progresser les technologies qui favorisent un changement positif pour l’humanité. Actuellement, trois laboratoires sont hébergés dans les installations de NTT Research à Sunnyvale : le laboratoire de physique et d’informatique (PHI), le laboratoire de cryptographie et de sécurité de l’information (CIS) et le laboratoire d’informatique médicale et de santé (MEI). L’organisation vise à améliorer la réalité dans trois domaines : 1) l’information quantique, les neurosciences et la photonique ; 2) la sécurité cryptographique et de l’information ; et 3) informatique médicale et de santé. NTT Research fait partie de NTT, un fournisseur mondial de solutions technologiques et commerciales avec un budget annuel de R&D de 3,6 milliards de dollars.
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