論文の概要: Femtojoule-per-operation photonic computer for the subset sum problem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17274v1
- Date: Sun, 24 Aug 2025 09:48:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.440158
- Title: Femtojoule-per-operation photonic computer for the subset sum problem
- Title（参考訳）: 部分和問題に対するFemtojoule-per-operationフォトニックコンピュータ
- Authors: Tian-Yu Zhang, Xiao-Yun Xu, Wen-Hao Zhou, Xiao-Wei Wang, Chu-Han Wang, Yi-Jun Chang, Ying-Yue Yang, Jie Ma, Ka-Di Zhu, Xian-Min Jin,
- Abstract要約: 我々は、難解な部分集合和問題(SSP)を解くエネルギー効率の良いフォトニックコンピュータを実験的に実証した。
また, フォトニックコンピュータの消費電力は, 演算毎に10(-15)J以下であり, N=33であることを示す。
以上の結果から,複合計算のエネルギーコストにおいてフォトニックコンピュータの競争性が優れており,グリーンコンピューティングへの道が開ける可能性が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.4643143378552
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Energy-efficient computing is becoming increasingly important in the information era. However, electronic computers with von Neumann architecture can hardly meet the challenge due to the inevitable energy-intensive data movement, especially when tackling computationally hard problems or complicated tasks. Here, we experimentally demonstrate an energy-efficient photonic computer that solves intractable subset sum problem (SSP) by making use of the extremely low energy level of photons (~10^(-19) J) and a time-of-flight storage technique. We show that the energy consumption of the photonic computer maintains no larger than 10^(-15) J per operation at a reasonably large problem size N=33, and it consumes 10^(8) times less energy than the most energy-efficient supercomputer for a medium-scale problem. In addition, when the photonic computer is applied to deal with real-life problems that involves iterative computation of the SSP, the photonic advantage in energy consumption is further enhanced and massive energy can be saved. Our results indicate the superior competitiveness of the photonic computer in the energy costs of complex computation, opening a possible path to green computing.
- Abstract（参考訳）: エネルギー効率の高いコンピューティングは情報時代においてますます重要になっている。
しかしながら、フォン・ノイマンのアーキテクチャを持つ電子コンピュータは、特に計算的に難しい問題や複雑なタスクに取り組む際に、避けられないエネルギー集約的なデータ移動のために、この課題にほとんど対応できない。
本稿では, 非常に低エネルギーの光子(〜10^(-19)J)と時空記憶技術を用いて, 難解な部分集合和問題(SSP)を解くエネルギー効率の良いフォトニックコンピュータを実験的に実証した。
我々は, フォトニックコンピュータのエネルギー消費量が, 1演算あたり10^(-15)J以下で, N=33で維持されることを示し, 中規模問題では最もエネルギー効率のよいスーパーコンピュータよりも10^(8)少ないエネルギーを消費することを示した。
また、SSPの反復計算を伴う実生活問題にフォトニックコンピュータを適用した場合には、エネルギー消費におけるフォトニックアドバンテージをさらに高め、大量のエネルギーを節約できる。
以上の結果から,複合計算のエネルギーコストにおいてフォトニックコンピュータの競争性が優れており,グリーンコンピューティングへの道が開ける可能性が示唆された。
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