تحسين مستوحى من الفيزياء لمشكلات الربط الثنائي غير المقيد التربيعي باستخدام مُعالج رقمى

تم تصميم مُعالج فوجيتسو الرقمي لحل مشكلات الربط الثنائي غير المقيد التربيعي المتصلة بالكامل (QUBO). يتم تنفيذه على أجهزة CMOS محددة للاستخدام وتتمثل حاليًا في حل مشكلات تحتوي على ما يصل إلى 1024 متغيرًا. تعتمد خوارزمية المُعالج الرقمي حاليًا على التبريد المُحاكى؛ ومع ذلك، تختلف عنه في استغلالها لآلية تجريبية متوازية فعّالة وآلية هروب ديناميكية. بالإضافة إلى ذلك، يستفيد المُعالج الرقمي من التوازي الهائل الذي تسمح به أجهزة CMOS المخصصة. نقارن أداء المُعالج الرقمي بالتبريد المُحاكى وتقنية التبريد المتوازي مع حركات العنقود المتساوية الطاقة على مشكلات الزجاج المغزلي ثنائي الأبعاد والمتصلة بالكامل مع تفاعلات ثنائية الشكل وغوسية. تمثل هذه الحدود النسبية للمشكلات المتناثرة مقابل الكثيفة، وكذلك مشكلات الانحلال العالي مقابل الانحلال المنخفض. تظهر نتائجنا أن المُعالج الرقمي يعرض حاليًا تسريعًا في وقت الحل يبلغ نحو درجتين من القيم مقارنة بتطبيقات التبريد المُحاكى والتبريد المتوازي في الدراسة. لا يبدو أن المُعالج الرقمي يظهر تسريعًا لمشكلات الزجاج المغزلي ثنائي الأبعاد المتناثرة، والتي نشرحها على أسس نظرية. كما قمنا بتقييم تنفيذ أولي لمُعالج التبريد المتوازي الرقمي. تقترح نتائجنا تحسينًا في التدرج مقارنةً بالخوارزميات الأخرى للمشكلات المتصلة بالكامل ذات الصعوبة المتوسطة مع اضطراب ثنائي الشكل. من المتوقع أن يتمكن الجيل القادم من المُعالج الرقمي من حل المشكلات المتصلة بالكامل التي تصل إلى 8192 متغيرًا في الحجم. سيمكن هذا من دراسة مشكلات الفيزياء الأساسية والتطبيقات الصناعية التي كانت غير قابلة للوصول سابقًا باستخدام أجهزة الكمبيوتر القياسية أو آلات التبريد الكمومية الخاصة.