論文の概要: Parallel Ising Annealer via Gradient-based Hamiltonian Monte Carlo
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.10205v1
- Date: Sun, 14 Jul 2024 13:51:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-16 19:09:07.129866
- Title: Parallel Ising Annealer via Gradient-based Hamiltonian Monte Carlo
- Title（参考訳）: グラディエント系ハミルトニアンモンテカルロによる並列アイシングアナーラー
- Authors: Hao Wang, Zixuan Liu, Zhixin Xie, Langyu Li, Zibo Miao, Wei Cui, Yu Pan,
- Abstract要約: Ising annealerは最適化問題に対する量子インスパイアされたコンピューティングアーキテクチャである。
主な革新は、近似勾配に基づくアプローチをイジングアニールに融合させることである。
プロトタイプアニーラーは1つの低コストFPGA基板上で最大200スピンの整数係数と分数係数のイジング問題を解く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.307633403964031
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ising annealer is a promising quantum-inspired computing architecture for combinatorial optimization problems. In this paper, we introduce an Ising annealer based on the Hamiltonian Monte Carlo, which updates the variables of all dimensions in parallel. The main innovation is the fusion of an approximate gradient-based approach into the Ising annealer which introduces significant acceleration and allows a portable and scalable implementation on the commercial FPGA. Comprehensive simulation and hardware experiments show that the proposed Ising annealer has promising performance and scalability on all types of benchmark problems when compared to other Ising annealers including the state-of-the-art hardware. In particular, we have built a prototype annealer which solves Ising problems of both integer and fraction coefficients with up to 200 spins on a single low-cost FPGA board, whose performance is demonstrated to be better than the state-of-the-art quantum hardware D-Wave 2000Q and similar to the expensive coherent Ising machine. The sub-linear scalability of the annealer signifies its potential in solving challenging combinatorial optimization problems and evaluating the advantage of quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: Ising annealerは、組合せ最適化問題に対する有望な量子インスパイアされたコンピューティングアーキテクチャである。
本稿では,ハミルトニアンモンテカルロに基づくイジングアニールを導入し,全次元の変数を並列に更新する。
主な革新は、近似勾配に基づくアプローチをIsingアニールに融合することであり、これは大きな加速を導入し、商用FPGA上でポータブルでスケーラブルな実装を可能にする。
包括的シミュレーションとハードウェア実験により、提案されたIsingアニールは、最先端のハードウェアを含む他のIsingアニールと比較して、あらゆるタイプのベンチマーク問題に対して、パフォーマンスとスケーラビリティを約束していることが示された。
特に,1つの低コストFPGA基板上で最大200スピンの整数係数と分数係数のIsing問題の解法を試作し,その性能は最先端の量子ハードウェアであるD-Wave 2000Qより優れており,高価なコヒーレントなIsingマシンと類似していることを示した。
アニーラーのサブ線形スケーラビリティは、組合せ最適化の問題に挑戦し、量子ハードウェアの利点を評価する可能性を示している。
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