Esquema e princípio de funcionamento do CIM. (A) Projeto CIM que consiste em OPO multiplexado no tempo e aparelho de feedback de medição. Veja (24, 25) para obter detalhes. SHG, geração de segundo harmônico; FPGA, matriz de portas programáveis em campo; PPLN, niobato de lítio periodicamente polido; EU ESTOU, modulador de intensidade; PM, modulador de fase. (B) Estado OPO durante a transição do estado comprimido abaixo do limite para o estado coerente (biestável) acima do limite. (C) Solução do problema de Ising antiferromagnético na escada de Möbius com o CIM, dando amplitudes de OPO medidas ai e energia de Ising H em função do tempo em viagens de ida e volta. (D) Ilustração do princípio de busca por baixo da operação CIM. Crédito: Avanços da Ciência (2019). DOI:10.1126 / sciadv.aau0823
Uma equipe de pesquisadores com membros afiliados a várias instituições nos EUA e no Japão relata que a conectividade é mais importante do que se pensava ao construir máquinas de otimização especializadas. Em seu artigo publicado na revista Avanços da Ciência , o grupo descreve como eles testaram a importância da conectividade em dois tipos de máquinas de otimização especializadas.
À medida que os computadores tradicionais se aproximam dos limites da Lei de Moore, os cientistas voltaram sua atenção para alternativas. Para esse fim, muito trabalho foi feito para determinar se um computador quântico verdadeiramente útil corresponderá às expectativas. Os pesquisadores também sugeriram outros tipos de tecnologia para a construção de máquinas de otimização especializadas - um exemplo é a máquina Ising sendo pioneira na Universidade de Stanford. É um tipo de computador projetado especificamente para executar o que é conhecido como problema do caixeiro viajante, um exercício em que um caixeiro viajante deve visitar cada um de seus clientes e voltar para casa entre cada viagem da maneira mais eficiente. Claramente, se houver apenas algumas cidades, o problema do caixeiro viajante é trivial - no entanto, quando o número de cidades sobe, as coisas ficam difíceis. A máquina de Ising usa processadores óticos e elétricos para resolver o problema e o faz com muito mais eficiência do que os computadores convencionais. Neste novo esforço, os pesquisadores descobriram que os engenheiros que trabalham em máquinas de otimização especializadas podem estar negligenciando a conectividade.
Para ilustrar a diferença que a conectividade pode fazer no design da máquina, os pesquisadores compararam um recozedor quântico construído pela D-Wave Systems contra uma máquina Ising. Eles deram a ambas as máquinas as mesmas tarefas e mediram quanto tempo levaram para resolvê-las, observando que uma das maiores diferenças entre eles é o grau de conectividade envolvida em seu design. O projeto da máquina Ising, eles notam, exibe uma conectividade muito mais eficiente.
Os pesquisadores relatam que, para aplicativos que exigem alta conectividade, a máquina Ising superou a máquina D-Wave - em alguns casos, dramaticamente. Em um dos problemas mais complicados, bateu o recozedor quântico por um fator de 10 milhões. Para problemas de conexão esparsa, o inverso era verdade, com o recozedor quântico claramente ultrapassando a máquina de Ising.
Os pesquisadores sugerem que seus resultados destacam a importância de abordar as questões de conectividade ao projetar máquinas de otimização especializadas.
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