論文の概要: A Josephson Parametric Oscillator-Based Ising Machine
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03407v2
- Date: Sun, 10 Dec 2023 23:34:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-13 01:49:07.849377
- Title: A Josephson Parametric Oscillator-Based Ising Machine
- Title（参考訳）: ジョセフソンパラメトリック発振器を用いたイジングマシン
- Authors: Sasan Razmkhah, Mehdi Kamal, Nobuyuki Yoshikawa, Massoud Pedram
- Abstract要約: 本研究では、ジョセフソンパラメトリック発振器(JPO)ベースのタイル構造を導入し、スケーラブルな超伝導体ベースのイジングマシンの基本単位として機能する。
提案機は 7.5GHz の周波数で動作可能であり、CMOS ベースのシステムに比べて消費電力は大幅に少ない(3桁)。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.680611147657014
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ising machines have emerged as a promising solution for rapidly solving
NP-complete combinatorial optimization problems, surpassing the capabilities of
traditional computing methods. By efficiently determining the ground state of
the Hamiltonian during the annealing process, Ising machines can effectively
complement CPUs in tackling optimization challenges. To realize these Ising
machines, a bi-stable oscillator is essential to emulate the atomic spins and
interactions of the Ising model. This study introduces a Josephson parametric
oscillator (JPO)-based tile structure, serving as a fundamental unit for
scalable superconductor-based Ising machines. Leveraging the bi-stable nature
of JPOs, which are superconductor-based oscillators, the proposed machine can
operate at frequencies of 7.5GHz while consuming significantly less power (by
three orders of magnitude) than CMOS-based systems. Furthermore, the
compatibility of the proposed tile structure with the Lechner-Hauke-Zoller
(LHZ) architecture ensures its viability for large-scale integration. We
conducted simulations of the tile in a noisy environment to validate its
functionality. We verified its operational characteristics by comparing the
results with the analytical solution of its Hamiltonian model. This
verification demonstrates the feasibility and effectiveness of the JPO-based
tile in implementing Ising machines, opening new avenues for efficient and
scalable combinatorial optimization in quantum computing.
- Abstract（参考訳）: イジングマシンはNP完全組合せ最適化問題を高速に解くための有望なソリューションとして登場し、従来の計算手法の能力を超越している。
加熱過程におけるハミルトン基底状態の効率的な決定により、Isingマシンは最適化問題に対処するためにCPUを効率的に補完することができる。
これらのイジングマシンを実現するために、二安定発振器はイジングモデルの原子スピンと相互作用をエミュレートするために必須である。
本研究では,スケーラブルな超伝導イジングマシンの基本単位として,ジョセフソンパラメトリック振動子(jpo)を用いたタイル構造を提案する。
超伝導体ベースの発振器であるJPOの双安定特性を利用して、提案機は7.5GHzの周波数で動作でき、CMOSベースのシステムに比べて消費電力は大幅に少ない(3桁)。
さらに、提案したタイル構造とLHZアーキテクチャとの互換性により、大規模統合の実現性が保証される。
騒音環境下でのタイルのシミュレーションを行い,その機能検証を行った。
その結果をハミルトニアンモデルの解析解と比較し,その動作特性を検証した。
この検証は、Isingマシンの実装におけるJPOベースのタイルの有効性と有効性を示し、量子コンピューティングにおける効率的でスケーラブルな組合せ最適化のための新しい道を開く。
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