L’évolution adiabatique sur une machine à Ising spatio-photonique

Les problèmes d’optimisation combinatoire sont cruciaux pour les applications à grande échelle mais restent difficiles à résoudre à grande échelle avec du matériel conventionnel. Les nouvelles plates-formes optiques, connues sous le nom de machines d’Ising cohérentes ou photoniques, attirent une attention considérable en tant qu’accélérateurs sur les tâches d’optimisation pouvant être formulées comme des modèles d’Ising. Le recuit est une technique bien connue basée sur l’évolution adiabatique pour trouver des solutions optimales dans les systèmes classiques et quantiques constitués d’atomes, d’électrons ou de photons. Bien que diverses machines Ising utilisent le recuit sous une forme ou une autre, le calcul adiabatique sur des paramètres optiques n’a été que partiellement étudié. Ici, nous réalisons l’évolution adiabatique de modèles Ising frustrés avec 100 spins programmés par modulation spatiale de la lumière. Nous utilisons le contrôle holographique et optique pour modifier les couplages de spin adiabatiquement, et nous exploitons le bruit expérimental pour explorer le paysage énergétique. Le recuit améliore la convergence vers l’état fondamental d’Ising et permet de trouver la solution du problème avec une probabilité proche de l’unité. Nos résultats démontrent un schéma photonique pour l’optimisation combinatoire en analogie avec les algorithmes quantiques adiabatiques et renforcé par des multiplications optiques à matrice vectorielle et une technologie photonique évolutive.

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