具有多体相互作用和全对全连接的超级伊辛仿真器制造技术

一种光学计算系统包括：光源，被配置为产生泵浦光束；光学调制器，被配置为基于调制掩模调制泵浦光束，以生成调制光束；非线性介质，被配置为将调制光束的一部分转换为二次谐波(SH)光束并产生包括SH光束和泵浦光束的未转换部分的输出；以及分色镜，被配置为接收非线性介质的输出并将SH光束和泵浦光束的未转换部分去耦合；检测器，被配置为检测泵浦光束的未转换部分的第一光功率，并检测SH光束的第二光功率；以及控制器，被配置为基于第一和第二光功率生成更新调制掩模，以传输到光学调制器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多体相互作用和全对全连接的超级伊辛仿真器
[0001]交叉引用相关申请
[0002]本申请要求2020年5月13日在美国专利商标局提交的美国临时专利申请号63/024,257的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。


[0003]本公开的实施例的各方面通常涉及用于解决组合优化问题的处理系统及其使用方法。
[0004]专利技术背景
[0005]光子系统目前正用于寻找复杂系统的近似基态，例如，具有时间复用脉冲的光纤环形光学参量振荡器腔中的快速相干伊辛机，尽管其具有有限的自旋数或依赖于光电检测和电子反馈来模拟自旋间相互作用。此外，基于空间光调制的线性光学伊辛机通过将其编码为空间光调制器(SLM)上的像素的二进制相位，被显示为对着大约80,000个自旋。但是，该机器仅限于两体相互作用。然而，有一些物理系统和数值模型的动力学不能被两体相互作用完全捕获，需要对多体相互作用进行适当的描述，例如，k
‑
SAT(k
‑
可满足性)问题。这提出了一个重大的计算挑战，其复杂性和体积远远超过只有两体相互作用的伊辛问题，即使对于中等数量的自旋也是如此。
[0006]
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]本公开的实施例的各方面涉及用于仿真伊辛机并且能够同时支持高连通性、多体相互作用和大量自旋的系统和方法。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，提供了一种光学计算系统，包括：光源，被配置为产生泵浦光束；光学调制器，被配置为接收调制掩模并基于调制掩模调制泵浦光束，以生成调制光束；非线性介质，被配置为将调制光束的一部分转换为二次谐波(SH)光束并产生包括SH光束和泵浦光束的未转换部分的输出；以及分色镜，被配置为接收非线性介质的输出并将SH光束和泵浦光束的未转换部分去耦合；检测器，被配置为检测泵浦光束的未转换部分的第一光功率，并检测SH光束的第二光功率；以及控制器，被配置为基于第一和第二光功率生成更新调制掩模，以传输到光学调制器。
[0009]在一些实施例中，光学调制器包括空间光调制器，空间光调制器被配置为调制泵浦光束的小波的相位，以生成调制光束。
[0010]在一些实施例中，调制掩模是随机二进制相位图案。
[0011]在一些实施例中，空间光调制器被配置为通过基于调制掩模将小波中的每一个的相位编码为第一相位或第二相位，来调制泵浦光束的小波的相位，并且第一和第二相位相差180度。
[0012]在一些实施例中，光学调制器包括数字微镜器件，数字微镜器件被配置为调制泵
浦光束的小波的强度，以生成调制光束。
[0013]在一些实施例中，光学计算系统进一步包括：第一透镜，被配置为将调制光束聚焦在非线性介质内部；以及第二透镜，被配置为将非线性介质的输出准直到分色镜上。
[0014]在一些实施例中，检测器包括：第一光电检测器，被配置为检测泵浦光束的未转换部分的第一光功率；以及第二光电检测器，被配置为检测SH光束的第二光功率，并且其中，非线性介质包括周期极化铌酸锂晶体。
[0015]在一些实施例中，调制掩模包括多个像素，并且控制器被配置为基于第一和第二光功率来识别像素簇，并且通过反转像素簇的像素来生成更新调制掩模。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，提供了一种控制光学计算系统以确定系统能量的近似基态的方法，该方法包括：驱动光源，以生成泵浦光束；生成相位掩模；将相位掩模应用于空间光调制器，以调制泵浦光束的小波的相位，从而基于相位掩模生成调制光束；以及从检测器接收泵浦光束的第一光功率和基于泵浦光束生成的二次谐波(SH)光束的第二光功率，其中，生成相位掩模包括：识别相位掩模的簇；基于第一光功率确定当前系统能量；至少基于系统能量和先前最小系统能量来确定是否更新相位掩模；以及响应于确定更新相位掩模，基于相位掩模的簇更新相位掩模。
[0017]在一些实施例中，生成相位掩模进一步包括：响应于确定不更新相位掩模，将当前系统能量和先前最小系统能量中的较小者识别为近似基态。
[0018]在一些实施例中，生成相位掩模进一步包括：识别热能；基于当前系统能量和先前最小系统能量计算系统能量的变化；以及基于系统能量的变化和热能确定玻尔兹曼概率，确定是否更新相位掩模进一步基于玻尔兹曼概率。
[0019]在一些实施例中，确定是否更新相位掩模包括：确定反馈迭代计数小于阈值；确定更新相位掩模。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，提供了一种光学计算系统，包括：光源，被配置为产生泵浦光束；光学调制器，被配置为接收调制掩模并基于调制掩模调制泵浦光束，以生成调制光束；非线性介质，被配置为将调制光束的一部分转换为二次谐波(SH)光束并产生包括SH光束和泵浦光束的未转换部分的输出；以及分色镜，被配置为接收非线性介质的输出并将SH光束和泵浦光束的未转换部分去耦合；第一相机，被配置为捕获泵浦光束的未转换部分并生成第一强度矩阵；第二相机，被配置为捕获泵浦光束的未转换部分并生成第二强度矩阵；以及控制器，被配置为基于第一和第二强度矩阵中的至少一个生成更新调制掩模，以传输到光学调制器。
[0021]在一些实施例中，光学调制器包括空间光调制器，空间光调制器被配置为调制泵浦光束的小波的相位，以生成调制光束，并且调制掩模是二进制相位图案。
[0022]在一些实施例中，空间光调制器被配置为通过基于调制掩模将小波中的每一个的相位编码为第一相位或第二相位，来调制泵浦光束的小波的相位，并且第一和第二相位相差180
°
。
[0023]在一些实施例中，光学调制器包括数字微镜器件，数字微镜器件被配置为调制泵浦光束的小波的强度，以生成调制光束。
[0024]在一些实施例中，控制器被配置为通过以下方式生成更新调制掩模：将相机状态确定为第一强度矩阵、第二强度矩阵或者第一和第二强度矩阵的加权和；以及基于调制掩
模和相机状态来确定更新调制掩模。
[0025]在一些实施例中，基于调制掩模和相机状态确定更新调制掩模包括：将更新调制掩模确定为调制掩模与相机状态和反馈步长的乘积之间的差。
[0026]在一些实施例中，泵浦光束包括由光源生成的高斯脉冲序列中的高斯脉冲，并且反馈步长对应于高斯脉冲序列的周期性。
[0027]在一些实施例中，控制器被配置为在生成更新调制掩模之前适应性地调整反馈步长。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，提供了一种光学计算系统，包括：光学放大器，被配置为生成具有平坦相位波前的泵浦光束；简并光学参量放大器，被配置为基于泵浦光束在小波中生成双波长信号；滤光器，被配置为从信号中过滤泵浦光束；光学分束器，被配置为读出信号的一部分；非线性光学晶体，被配置为基于信号生成二次谐波光；第一双波段反射器，被配置为分离信号和二次谐波光；光学接收器，被配置为将二次谐波光耦合到光学放大器中；以及第二双波段反射器，被配置为将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学计算系统，包括：光源，其配置为产生泵浦光束；光学调制器，其配置为接收调制掩模并基于所述调制掩模调制所述泵浦光束，以生成调制光束；非线性介质，其配置为将所述调制光束的一部分转换为二次谐波(SH)光束并产生包括所述SH光束和所述泵浦光束的未转换部分的输出；以及分色镜，其配置为接收所述非线性介质的所述输出并将所述SH光束和所述泵浦光束的所述未转换部分去耦合；检测器，其配置为检测所述泵浦光束的所述未转换部分的第一光功率，并检测所述SH光束的第二光功率；和控制器，其配置为基于所述第一光功率和所述第二光功率生成更新调制掩模，以传输到所述光学调制器。2.根据权利要求1所述的光学计算系统，其中，所述光学调制器包括空间光调制器，所述空间光调制器配置为调制所述泵浦光束的小波的相位，以生成所述调制光束。3.根据权利要求2所述的光学计算系统，其中，所述调制掩模是随机二进制相位图案。4.根据权利要求2所述的光学计算系统，其中，所述空间光调制器配置为通过基于所述调制掩模将小波中的每个小波的相位编码为第一相位或第二相位，来调制所述泵浦光束的所述小波的相位，并且其中，所述第一相位和所述第二相位相差180度。5.根据权利要求1所述的光学计算系统，其中，所述光学调制器包括数字微镜器件，所述数字微镜器件配置为调制所述泵浦光束的小波的强度，以生成所述调制光束。6.根据权利要求1所述的光学计算系统，进一步包括：第一透镜，其配置为将所述调制光束聚焦在所述非线性介质内部；以及第二透镜，其配置为将所述非线性介质的所述输出准直到所述分色镜上。7.根据权利要求1所述的光学计算系统，其中，所述检测器包括：第一光电检测器，其配置为检测所述泵浦光束的所述未转换部分的所述第一光功率；以及第二光电检测器，其配置为检测所述SH光束的所述第二光功率，并且其中，所述非线性介质包括周期极化铌酸锂晶体。8.根据权利要求1所述的光学计算系统，其中，所述调制掩模包括多个像素，并且其中，所述控制器配置为基于所述第一光功率和所述第二光功率来识别像素簇，并且通过反转所述像素簇的像素来生成所述更新调制掩模。9.一种控制光学计算系统以确定系统能量的近似基态的方法，所述方法包括：驱动光源，以生成泵浦光束；生成相位掩模；将所述相位掩模应用于空间光调制器，以调制所述泵浦光束的小波的相位，从而基于所述相位掩模生成调制光束；以及从检测器接收所述泵浦光束的第一光功率和基于所述泵浦光束生成的二次谐波(SH)光束的第二光功率，
其中，生成所述相位掩模包括：识别所述相位掩模的簇；基于所述第一光功率确定当前系统能量；至少基于所述系统能量和先前最小系统能量来确定是否更新所述相位掩模；以及响应于确定更新所述相位掩模，基于所述相位掩模的簇更新所述相位掩模。10.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述相位掩模进一步包括：响应于确定不更新所述相位掩模，将所述当前系统能量和所述先前最小系统能量中的较小者识别为所述近似基态。11.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述相位掩模进一步包括：识别热能；基于所述当前系统能量和所述先前最小系统能量计算系统能量的变化；以及基于所述系统能量的变化和所述热能确定玻尔兹曼概率，并且其中，确定是否更新所述相位掩模进一步基于所述玻尔兹曼概率。12.根据权利要求9所述的方法，其中，确定是否更新所述相位掩模包括：确定反馈迭代计数小于阈值；确定更新所述相位掩模。13.一种光学计算系统，包括：光源，其配置为产生泵浦光束；光学调制器，其配置为接收调制掩模并基于所述调制掩模调制所述泵浦光束，以生成调制光束；非线性介质，其配置为将所述调制光束的一部分转换为二次谐波(SH)光束并产生包括所述SH光束和所述泵浦光束的未转换部分的输出；以及分色镜，其配置为接收所述非线性介质的所述输出并将所述SH光束和所述泵浦光束的所述未转换部分去耦合；第一相机，其配置为捕获所述泵浦光束的所述未转换部分并生成第一强度矩阵；第二相机，其配置为捕获所述泵浦光束的所述未转换部分并生成第二强度矩阵；以及控制器，其配置为基于所述第一强度矩阵和所述第二强度矩阵中的至少一者生成更新调制掩模，以传输到所述光学调制器。14.根据权利要求13所述的光学计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：斯蒂文斯理工学院董事会，
类型：发明
国别省市：