Japonya’daki Tokyo Bilim Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü’nden araştırmacılar, kombinatoryal optimizasyon sorunlarına (COPS) “yeni bir yaklaşım” geliştirdiler.
Polisler, vardiya planlaması, trafik yönlendirme ve ilaç geliştirme gibi hesaplamalı olarak zor sorunlardır, bu da genellikle gerçekçi bir zaman diliminde çözülemeyecekleri anlamına gelir.
Kuantum hesaplamada yapılan ilerleme hakkında çok fazla tartışma olsa da, kuantum mekaniğinin benzersiz doğasından yararlanarak bu tür sorunları çözme vaadini koruyan bir şey, bir Ising makinesi adı verilen başka bir yaklaşım daha var.
Adlandırılan fizikçiler Ernst Ising ve Wilhelm Lenz, bir Ising makinesi, problemde kullanılan verilerin manyetik dönüşler ve kısıtlamalar spinler arasında etkileşimler olarak modellendiği polisleri çözmek için tasarlanmış özel donanımdır. Bir polisin çözülmesi, sistemin enerjisini en aza indiren spin durumunu bulmayı gerektirir.
İki tür Ising modeli vardır: seyrek birleştirilmiş model ve tam birleştirilmiş model. Seyrek birleştirilmiş modeller, daha fazla döndürmeye izin vererek yüksek ölçeklenebilirlik sunar, ancak polislerin modele uyacak şekilde dönüştürülmesini gerektirir. Tamamen birleştirilmiş modeller, herhangi bir COP’un doğrudan dönüşüm olmadan eşlenmesini sağlar, ancak etkileşim bit genişliği ile ölçüldüğü gibi, spin sayısı ve daha düşük hassasiyet açısından sınırlı kapasite sunarlar.
Araştırmacılara göre, önceki çalışmalar, uygulamaya özgü entegre devreler (ASIC’ler) kullanarak kapasiteyi artırabilecek ölçeklenebilir bir yapı kullanarak tam ISING modelleri uygularken, etkileşim bit genişliği sabitlenir ve belirli polislerin çözülmesini zorlaştırır.
Profesör Takayuki Kawahara liderliğindeki Japonya’dan araştırma ekibi, “aynı ölçeklenebilir yapıyı kullanarak hem kapasiteyi hem de hassasiyeti aynı anda ölçeklendirebilen” “yenilikçi” çift ölçeklenebilir tavlama işleme sistemi (DSAPS) geliştirdi.
Tavlama işlemcileri, polisleri çözmek için üretilen özel donanımdır. Tokyo Bilim Üniversitesi ekibi, DSAPS sisteminin birden fazla büyük ölçekli entegre devrenin (LSIS) tek bir saha programlanabilir kapı dizisi çipi (FPGA) kullanılarak kontrol edilmesini sağladığını gösterdi.
Araştırmanın, araştırmanın, çeşitli alanlarda umut verici uygulamalarla ölçeklenebilir, yüksek hassasiyetli, tamamen bağlantılı Ising makinelerinin geliştirilmesi için önemli bir adım olduğunu söyledi.
Kawahara şunları söyledi: “Bu sistem, karmaşık gerçek dünya polislerini çözmek için ölçeklenebilir AP’lerin geliştirilmesinde çok önemli olacak.”
Bu yılın başlarında, Gothenburg Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, hazır mikrodalga bileşenleri kullanılarak inşa edilen yüzey akustik dalga gecikmesi çizgisi olarak bilinen bir teknik kullanılarak 50 dönümlü bir Ising makinesi gösterdi.
O zaman, araştırmacılar kullandıkları tekniğin ticari olarak uygulanabilir kombinatoryal optimizasyon çözücüleri için enerji tasarruflu ve yüksek performanslı platformlar oluşturmaya bir yaklaşım gösterdiğini belirttiler.
Ising makinelerini kullanmanın farklı yollarını araştıran birçok araştırma var. Ancak, dijital bilgisayarların temelini oluşturan von Neumann mimarisinin aksine, kuantum hesaplamada da geçerli olan bir dizi yaklaşım vardır, yani net bir kazanan yoktur. Bununla birlikte, yaygın görünen şey, Makineler için odak noktasının enerji verimliliği ve bu sistemleri yerleşik çip üretim süreçlerini kullanarak inşa etmesidir.