作者：SPIE – 國際光學與光子學學會 2024 年 2 月 26 日
集體狀態計算利用伊辛問題和基於光的技術，為克服傳統計算的侷限性提供了一種新的方法。
研究人員從具有光學反饋的VCSEL陣列中開發了一台計算機。
在我們這個資料驅動的時代，高效解決複雜問題至關重要。 然而，傳統計算機在處理大量互動式變數時往往難以完成這項任務，從而導致效率低下，例如馮·諾依曼瓶頸。 一種新型的集體狀態計算已經出現，通過將這些優化問題對映到磁性的伊辛問題來解決這個問題。
它的工作原理如下：想象一下，將乙個問題表示為乙個圖，其中節點通過邊連線。 每個節點都有兩種狀態，+1 或 -1，代表乙個潛在的解決方案。 目標是找到一種基於哈密頓量概念最小化系統總能量的配置。
在 Ising 計算機（此處用 4 位表示）中，變數都向並行解移動。 **作者 doi： 101117/1.jom.4.1.014501
為了有效地解決Isinghamitonian，研究人員正在探索可以超越傳統計算機的物理系統。 一種很有前途的方法涉及使用基於光的技術，其中資訊被編碼為偏振、相位或振幅等屬性。 通過利用干擾和光反饋等效應，這些系統可以快速找到正確的解決方案。
在發表在《光學微系統雜誌》上的一項研究中，新加坡國立大學和科學技術研究局的研究人員研究了使用垂直腔面發射雷射器（VCSEEL）系統來解決伊辛問題。 在這種設定中，資訊以VCSEL的線性極化態進行編碼，每個狀態對應於乙個潛在的解決方案。 雷射器相互連線，它們之間的相互作用編碼了問題的結構。
研究人員在適度的 2 位、3 位和 4 位 izing 問題上測試了他們的系統，並發現了有希望的結果。 然而，他們也發現了挑戰，例如需要最小的VCSEL雷射各向異性，這在實踐中可能難以實現。 儘管如此，克服這些挑戰可能會產生一種基於VCSEL的全光學計算機架構，該架構能夠解決目前傳統計算機無法解決的問題。
參考資料：“Linear Polarization State Encoding for Ising Computing with Optically Injection-Locked VCSELS”，作者：Brandon Loke、Zifeng Yuan、Soon Thor Lim、Aaron Danner，2023 年 12 月 28 日，《光學微系統雜誌》。