Self-correcting High-speed Opto-electronic Probabilistic Computer
Ramy Aboushelbaya, Annika Moslein, Hadi Azar, Hamid Tanhaei, and Marko von der Leyen
我们展示了一种新颖的自我校正,高速光电子概率计算机架构,利用与强大的电子控制集成的源设备独立(SDI)量子光子p位。 我们的方法将量子光子学的内在随机性和高带宽与经典电子产品的可编程性和粪便能力相结合,从而实现高效和灵活的概率计算。 我们详细介绍了基于光子集成电路和基于FPGA的控制的原型系统的设计和实现,能够实施和操作64000个逻辑p位。 实验结果表明,我们的架构实现了2.7 x 10^9翻转/秒的翻转率,能耗为4.9 nJ/flip,与最先进的基于磁隧道的柔和(MTJ)系统相比,在速度和能源效率方面提高了近三个数量级。 此外,SDI协议可实现实时自我认证和纠错,确保在各种条件下的可靠运行,并解决硬件可变性问题,因为p位数量规模。 我们的研究结果将量子光子p-bits作为可扩展、高性能概率计算的一个有前途的平台,对组合优化、机器学习和复杂系统建模具有重要意义。
We present a novel self-correcting, high-speed optoelectronic probabilistic computer architecture that leverages source-device independent (SDI) quantum photonic p-bits integrated with robust electronic control. Our approach combines the intrinsic randomness and high bandwidth of quantum photonics with the programmability and scal- ability of classical electronics, enabling efficient and flexible probabilistic computation. We detail the design and implementation of a prototype system based on ph...