論文の概要: Momentum-Space-Engineered Spatial Photonic Ising Machine for Long-Range Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07297v1
• Date: Mon, 07 Sep 2026 10:14:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-12 00:49:11.493963
• Title: Momentum-Space-Engineered Spatial Photonic Ising Machine for Long-Range Interactions
• Title（参考訳）: 長距離通信用モメンタム空間駆動型空間フォトニックアイソニック装置
• Abstract要約: 空間フォトニックイジングマシン(SPIM)は、イジング計算に固有の光並列性を利用する。 本研究では、所定の長距離結合カーネルを運動量空間マスクにマッピングする運動量空間工学SPIMフレームワークを提案する。 我々は、複雑な競合する長距離相互作用によって誘導される多様な秩序状態を再現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.122417270093307
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Long-range Ising models (LRIMs) with dense nonlocal and competing interactions are central to statistical physics, quantum simulation, and complex networks. Although the spatial photonic Ising machine (SPIM) exploits intrinsic optical parallelism for Ising computation, its ability to faithfully encode dense long-range couplings and capture the resulting thermodynamic signatures remains underexplored. Here, we present a momentum-space-engineered SPIM framework that maps prescribed long-range coupling kernels onto momentum-space masks for parallel Hamiltonian evaluation. Based on a high-fidelity optical field propagation model, the annealing dynamics of LRIMs with power-law and Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactions are systematically investigated. For the power-law model, we investigate the modulation of the estimated critical temperature by the decay exponent σ and coupling cutoff radius R. For the RKKY model, we reproduce diverse ordered states induced by complex competing long-range interactions. A proof-of-principle experiment demonstrates the physical feasibility of our approach. This framework broadens the class of many-body systems accessible to the SPIM platform.
• Abstract（参考訳）: 密接な非局所的および競合する相互作用を持つ長距離イジングモデル(LRIM)は、統計物理学、量子シミュレーション、複雑なネットワークの中心である。 空間フォトニックIsing Machine(SPIM)は、Ising計算に固有の光並列性を利用するが、密集した長距離結合を忠実に符号化し、熱力学的なシグネチャを捕捉する能力はいまだ未解明のままである。 本稿では、所定の長距離結合カーネルを運動量空間マスクにマッピングして並列ハミルトン評価を行う運動量空間工学SPIMフレームワークを提案する。 高忠実度光電場伝播モデルに基づいて,LRIMとRKKY相互作用のアニーリングダイナミクスを系統的に検討した。 パワー-ローモデルでは、崩壊指数σとカップリング遮断半径Rによる推定臨界温度の変調について検討し、RKKYモデルでは、複雑な競合する長距離相互作用によって誘導される様々な秩序状態を再現する。 原理実証実験は、我々のアプローチの物理的実現可能性を示すものである。 このフレームワークはSPIMプラットフォームにアクセスできる多体システムのクラスを広げる。

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