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벌크 음향파(BAW) 지연선을 활용하여 열적으로 안정적이고 저전력인 새로운 시분할 다중화 이징 머신을 제안합니다. 2,048개의 스핀을 지원하며 숫자 분할 및 스도쿠 문제 해결에서 우수한 성능을 입증했습니다.
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원문 바로가기시분할 다중화(Time-multiplexing) 기반의 광학 결맞음 이징 머신(Optical coherent Ising machines)은 연결성(Connectivity)과 스핀 확장성(Spin scalability) 측면에서 상당한 진전을 보여주었습니다. 그러나 이들은 큰 물리적 점유 면적, 높은 전력 소비, 낮은 열 안정성 및 높은 비용이라는 제약이 있습니다. 본 연구에서는 마이크로파 주파수 대역의 고체 지연선(Solid-state delay lines) 내에서 전파되는 파동 패킷(Wave packets)을 활용하여, 열적으로 안정적이고 견고하며 저전력인 탁상용(Tabletop)의 저렴한 설계를 가능하게 하는 시분할 다중화 이징 머신을 제시합니다. 우리는 2,048개의 스핀을 지원하는 두 개의 직렬 연결된 20.5 MHz, 707 μs 벌크 음향파(Bulk acoustic wave) 지연선을 사용합니다. 우리의 설계는 15비트 결합 해상도(Coupling resolution)를 가진 전결합(All-to-all) 연결성을 제공하며, 341 ms 내에 근사 MAX-CUT 솔루션을 찾아내며, 더 높은 주파수의 지연선을 사용함으로써 sub-ms 단위로 확장될 잠재력을 가집니다. 또한, 우리는 숫자 분할(Number partitioning) 및 스도쿠(Sudoku) 문제에 대한 솔루션을 입증합니다. 최첨단 결맞음 이징 머신(Coherent Ising machines)과 비교했을 때, 우리의 머신은 4자릿수(Four orders of magnitude) 더 높은 열 안정성을 보여줍니다. 시뮬레이션된 분기 알고리즘(Simulated bifurcation algorithm)과 비교하여, 우리의 설계는 MAX-CUT 문제에서 대등한 결과를 달성하는 동시에, 더 복잡한 숫자 분할 및 스도쿠 문제에서는 이를 능가하는 성능을 보여줍니다.