JP6980185B2 - Ising model arithmetic unit - Google Patents
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Description
本発明はイジングモデルを光パルスにより擬似的にシミュレーションしたイジングモデルの計算装置に関する。 The present invention relates to an Arithmetic logic unit that simulates an Ising model with an optical pulse.
従来から知られているノイマン型のコンピュータでは、NP完全問題に分類される組合せ最適化問題を効率よく解くことができない。組合せ最適化問題を解く手法として、磁性材料を格子点の各サイトに配置されたスピンの相互作用として統計力学的に解析した格子模型であるイジングモデルを用いた手法が提案されている。 Conventionally known von Neumann computers cannot efficiently solve combinatorial optimization problems classified as NP-complete problems. As a method for solving the combinatorial optimization problem, a method using the Ising model, which is a lattice model obtained by statistically analyzing the magnetic material as the interaction of spins arranged at each site of the lattice points, has been proposed.
イジングモデルの系のエネルギー関数であるハミルトニアンHは、以下の式(1)に示す通り表わされることが知られている。 Hamiltonian H, which is an energy function of the Ising model system, is known to be expressed as shown in the following equation (1).
ここで、Jijは結合定数であり、イジングモデルを構成する各サイトの相互関係を示している。σi、σjは各サイトのスピンを表しており、1または−1の値をとる。 Here, Jij is a coupling constant and indicates the interrelationship between the sites constituting the Ising model. σi and σj represent the spins of each site and take a value of 1 or -1.
イジングモデルを用いて組合せ最適化問題を解く場合は、上記のイジングモデルのハミルトニアンにおいて、各サイトの相関関係であるJijを与えたときに、系が安定状態となってエネルギーHの値が一番小さくなるσi、σjを求めることにより、最適解が得られる。近年では、光パルスを利用して、こうしたイジングモデルを擬似的にシミュレーションすることにより、NP完全問題などの組合せ最適化問題を解くことができる計算装置が注目されている(特許文献1)。 When solving the combinatorial optimization problem using the Ising model, in the Hamiltonian of the above Ising model, when Jij, which is the correlation of each site, is given, the system becomes stable and the value of energy H is the highest. The optimum solution can be obtained by finding the smaller σi and σj. In recent years, a computing device capable of solving a combinatorial optimization problem such as an NP-complete problem by simulating such an Ising model using an optical pulse has attracted attention (Patent Document 1).
図1は、イジングモデルの計算装置の基本構成を示す図である。イジングモデルの計算装置は、図1に示すように、リング共振器1として機能するリング状の光ファイバ内に設けられたPSA(位相感応増幅器:Phase Sensitive Amplifier)2に対して、ポンプ光パルス(pump)を注入することによりイジングモデルのサイト数に対応する数の光パルスの列を生成するように構成している(2値化OPO:Optical Parametric Oscillation:0またはπ位相の光パラメトリック発振)。リング共振器1に入力された光パルス列が1周して再びPSA2に到達すると、再びPSA2にポンプ光が入力されることにより光パルス列が増幅される。最初のポンプ光の注入により発生する光パルス列は位相が定まらない微弱なパルスであり、リング共振器1内を周回するたびにPSA2で増幅されることによって、次第にその位相状態が定まる。PSA2は各光パルスをポンプ光の位相に対し0またはπの位相で増幅するので、これらのいずれかの位相状態に定まることになる。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an arithmetic unit of the Ising model. As shown in FIG. 1, the computing device of the Zing model is a pump optical pulse (Phase Sensitive Amplifier) 2 provided in a ring-shaped optical fiber that functions as a
イジングモデルの計算装置では、イジングモデルにおけるスピンの1、−1を、光パルスの位相0、πに対応させて実装している。光パルスの周回ごとに、リング共振器1外部の測定部3で光パルス列の位相および振幅の測定を行ない、その測定結果を、あらかじめ結合係数Jijを与えた演算器4に入力して、これらを用いてi番目のパルスに対する結合信号(フィードバック入力する信号)
In the Ising model computing device, the
(cj:j番目のサイトの光パルスの振幅)を演算する。さらに、外部光パルス入力部5により演算した結合信号に応じた外部光パルスを生成してリング共振器1内に入力するフィードバックループ制御により、光パルス列を構成する各光パルス間で位相に相関関係を付与することができる。
(Cj: Amplitude of the optical pulse at the jth site) is calculated. Further, by feedback loop control in which an external optical pulse corresponding to the coupling signal calculated by the external optical
イジングモデルの計算装置では、上記した相関関係を付与しながら光パルス列をリング共振器1内を周回増幅させて、安定状態となったときの光パルス列を構成する各光パルスの位相0、πを測定することにより、イジングモデルの解を求めることができる。
In the computing device of the Zing model, the optical pulse train is amplified in the
イジングモデルの計算装置においては、リング共振器1内の光パルス列に対するフィードバック入力、すなわち外部光パルス入力部5による外部光パルスを入力する際において、入力する外部光パルスとリング共振器1内の光パルス列との間で位相同期をとる必要がある。従来では外部光パルス入力部5が、リング共振器1内の光パルス列を発生・増幅させるポンプ光と同じ光源の光パルスを光変調器で変調して外部光パルスを生成して、リング共振器1に合波することで光パルス列との位相同期を行なっていた。
In the computing device of the Zing model, when the feedback input to the optical pulse train in the
しかしながら、2つの光パルス列がもともと同じ光源の光を分岐して生成されているとしても、その伝搬経路が異なるため、2つの光パルス列の光路長を完全に一致させる必要があり、2つの光パルスを正確に位相同期させることは難しかった。 However, even if the two light pulse trains are originally generated by branching the light of the same light source, the propagation paths are different, so it is necessary to completely match the optical path lengths of the two light pulse trains, and the two light pulses. It was difficult to accurately synchronize the phases.
本発明はかかる従来の問題に鑑みなされたものであって、本発明の課題は、フィードバック入力をする際の光の位相同期が不要となるイジングモデルの計算装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a computing device for an ging model that does not require phase synchronization of light when feedback input is performed.
上記の課題を解決するために、一実施形態に記載の発明は、イジングモデルの複数のスピンに擬似的に対応し、同一の発振周波数を有する複数の光パルスを前記イジングモデルにおけるスピンの1または−1に対応する0またはπの位相でパラメトリック発振させる位相感応増幅器と、前記複数の光パルスを周回伝搬させるリング共振器と、前記複数の光パルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の光パルスの位相および振幅を測定する、光パルス測定部と、前記光パルス測定部において測定した前記複数の光パルスの位相および振幅を示す情報を入力として、前記イジングモデルの結合係数と前記複数の光パルスの位相および振幅を示す情報とから決定される、ある光パルスに関わる相互作用に基づいて、フィードバック値を算出する、相互作用計算部と、前記リング共振器内に設けられ、前記相互作用計算部において算出された前記フィードバック値に基づいて、前記リング共振器内を周回伝搬する前記複数の光パルスの透過率を変調することにより、前記ある光パルスに関わる相互作用を実装する相互作用実装部とを備え、前記相互作用計算部は、測定したM個の光パルスの位相および振幅がc1、c2、c3、c4、・ci・cM-1、cMを要素とする列ベクトルに対し、イジングモデルの結合係数を演算パラメータとする以下に示す行列を乗算して、得られた列ベクトルの要素f1、f2、f3、f4、・fi・fM-1、f‘Mを前記M個の光パルスに対応するM個のある光パルスに関わる相互作用として演算し、
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明のイジングモデルの計算装置では、次式(1)のハミルトニアンで表されるイジングモデルのスピン方向σi、σj(±1)を光パルスの位相(0、π)に置き換える(擬似的にシミュレーションする)ことにより、イジングモデルにマッピングされた問題を計算することができる。 In the Ising model computing device of the present invention, the spin directions σi and σj (± 1) of the Ising model represented by the Hamiltonian of the following equation (1) are replaced with the phase (0, π) of the optical pulse (pseudo-simulation). By doing so, the problem mapped to the Ising model can be calculated.
図2は本実施形態のイジングモデルの計算装置の概略構成を示す図である。図2において、イジングモデルの計算装置は、リング状の光ファイバで構成されたリング共振器1と、リング共振器1内に設けられた、PSA(位相感応増幅器)2および光パルス変調器51と、リング共振器1から分岐された、フィードバックループの一部を構成する、測定部3および演算器41とを備えている。本実施形態のイジングモデルの計算装置では、測定部3と演算器41と光パルス変調器51とがフィードバックループを構成している。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an arithmetic unit of the Ising model of the present embodiment. In FIG. 2, the computing device of the Ising model includes a
PSA2は、イジングモデルの複数のスピンに擬似的に対応し、同一の発振周波数を有する複数の光パルスの列(光パルス列)をポンプ光源(厳密にはポンプ光パルス生成に用いる局発光)の位相に対して0またはπの位相の光を効率よく増幅する。PSA2は、例えば2次の非線形光学効果を発現するPPLNなどの非線形光学結晶を用いて構成することができる。 PSA2 pseudo-corresponds to multiple spins of the Ising model, and the phase of a pump light source (strictly speaking, local emission used for pump light pulse generation) is a sequence of multiple optical pulses having the same oscillation frequency (optical pulse sequence). It efficiently amplifies light with a phase of 0 or π. The PSA2 can be configured by using a nonlinear optical crystal such as PPLN that exhibits a second-order nonlinear optical effect, for example.
PSA2は、シグナル光(信号光)とポンプ光(励起光)が入力されると、ポンプ光源の位相に対して0またはπの位相の微弱なパルス(アイドラ光)を発生する。PSA2では、最初にシグナル光が発生していない状態でポンプ光のみを入力した場合でも、自然放出光として微弱なパルスを発生することができる。 When the signal light (signal light) and the pump light (excitation light) are input, the PSA2 generates a weak pulse (idler light) having a phase of 0 or π with respect to the phase of the pump light source. In PSA2, even when only pump light is input in a state where signal light is not generated for the first time, a weak pulse can be generated as spontaneous emission light.
PSA2では、周波数ωを有する局部発振光(LO光)を第2高調波発生器により2倍波である周波数2ωに変換したポンプ光が入力されると、(これまでポンプ光が無く、まさにポンプを入れ始めた時には)パラメトリック下方変換過程により微弱な雑音光が発生する。さらに、PSA2では、リング共振器1内を周回伝搬した光パルス列が再び入力されたとき、かかる光パルス列がシグナル光
In PSA2, when the pump light obtained by converting the locally oscillated light (LO light) having the frequency ω to the frequency 2ω which is a double wave by the second harmonic generator is input (there is no pump light so far, just a pump). Weak noise light is generated by the parametric downward conversion process. Further, in PSA2, when the optical pulse train propagating in the
となり、このシグナル光に完全に位相整合したポンプ光 And the pump light that is perfectly phase-matched to this signal light
がさらにPSA2に入力されると、2次の非線形光学効果であるOPO(光パラメトリック発振)により、シグナル光Esの位相共役波となるアイドラ光 Is further input to PSA2, and the idler light becomes a phase-conjugated wave of the signal light Es due to OPO (optical parametric oscillation), which is a second-order nonlinear optical effect.
が発生する。 Occurs.
このとき、シグナル光とアイドラ光の周波数が一致する場合、以下の縮退波が出力される。 At this time, if the frequencies of the signal light and the idler light match, the following degenerate wave is output.
この出力される縮退波は、位相共役の関係にあるシグナル光とアイドラ光との重ね合わせなので、位相が0またはπの波が効率よく増幅されることになる。こうして、PSA2では当初発生した微弱な光パルス列のうち、0またはπの位相成分が増幅されることになる。 Since this output degenerate wave is a superposition of the signal light and the idler light having a phase conjugate relationship, the wave having a phase of 0 or π is efficiently amplified. In this way, in PSA2, the phase component of 0 or π in the weak optical pulse train initially generated is amplified.
リング共振器1は、PSA2で発生した複数の光パルス(光パルス列)を周回伝搬させる。リング共振器1は、リング状の光ファイバで構成することができ、その光ファイバの長さは、(光パルス列を構成するパルスの数)×(パルス間隔)にフィードバック処理にかかる時間分の長さを加えたものに設定される。
The
測定部3は、複数の光パルス(光パルス列)がリング共振器1を周回伝搬するたびに(1周回毎に)、その複数の光パルスの位相および振幅を測定する光パルス測定部として機能する。具体的には測定部3は、リング共振器1内を伝搬する光パルス列を分岐してその振幅を含めた位相状態をコヒーレント測定する。コヒーレント測定は、バランスドホモダイン検波器を用いて被測定光として入力される光パルス列の振幅と位相を測定することができる。
The measuring
図3はバランスドホモダイン検波器30の構成例を示す図である。バランスドホモダイン検波器30は、測定する光パルス列と同じ周波数の位相同期した光を基準光として、光パルス列を構成する光に干渉させて、その振幅と位相状態を測定することができる。バランスドホモダイン検波器30は、ポート1およびポート2からの光を干渉させてポート3およびポート4に出力するハーフミラー31と、ポート3から出力される光を検出する第1の光検出器32とポート4から出力される光を検出する第2の光検出器33と、第1および第2の光検出器32、33の検出結果の差分を演算する差分演算部34とを有している。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
ポート1には被測定光として光パルス列Esei(ωt+θ)が入力され、ポート2には、振幅と位相が既知である基準光ELoeiωtが入力される。ポート1から入力された光パルス列は、ハーフミラー31において、同位相でポート3に向けて透過する成分と、位相がπだけ変化させられてポート4に向けて反射される成分に分岐する。ポート2から入力された基準光は、ハーフミラー31において、同位相でポート4に向けて透過する成分と、同位相でポート3に向けて反射される成分に分岐する。
The
ポート1から入力された光パルス列の同位相成分とポート2から入力された基準光の同位相成分とが干渉した出力光
Output light in which the in-phase component of the optical pulse train input from
がポート3から出力され、第1の検出器32では、光強度
Is output from
を示す電気信号が検出される。 An electrical signal indicating is detected.
ポート1から入力された光パルス列の逆位相成分とポート2から入力された基準光の同位相成分とが干渉して出力光
The anti-phase component of the optical pulse train input from
がポート4から出力され、第2の検出器33では、光強度
Is output from port 4, and in the
で表される電気信号が検出される。 The electrical signal represented by is detected.
さらに、差分演算部34では、第1の検出器32における検出信号と第2の検出器33における検出信号との差分が演算されて、2ELoEscosθが出力される。
Further, the
したがって、基準光の振幅ELoが既知であるので、測定結果として位相のcos成分(符号のみ)と振幅を含んだ値±Eが得られることとなる。 Therefore, since the amplitude E Lo of the reference light is known, the value ± E including the cos component (sign only) and the amplitude of the phase can be obtained as the measurement result.
測定結果として得られる値は、符号つきアナログ値(±E)であり、符号(±)が位相を示し、アナログ値(E)が振幅を示すことになる。 The value obtained as a measurement result is a signed analog value (± E), where the sign (±) indicates the phase and the analog value (E) indicates the amplitude.
図2に戻ると、演算器41は、測定した光パルスの位相および振幅を入力として、イジングモデルにマッピングされた結合係数および他の光パルスの位相および振幅に基づいて決定される光パルスが関わる相互作用を決定し、その相互作用を受けた後の光パルスの位相および振幅(相互作用の結合結果)をフィードバック値として演算する相互作用計算部として機能する。演算器41としては例えばFPGAなどのデジタル演算器を用いることができる。
Returning to FIG. 2, the
具体的には演算器41は、まず、測定部3で測定した光パルス列の振幅と位相に対して、式(2)に基づいて結合係数を与える演算を行ない、相互作用を決定する。
Specifically, the
上式(2)において、c1、c2、c3、c4、c5(ci)はそれぞれ測定部3における各光パルスについての測定結果であり、f1、f2、f3、f4、f5(fi)はそれぞれ相互作用の演算結果である。行列の演算パラメータJ12、J13、J14、J15、・・・・J53、J54は、イジングモデルにマッピングされた結合係数であり、解を求めようとする問題に応じて決定される。なお、ここではサイト数が5の場合を例に挙げて説明しているが、サイト数に応じて用いる正方行列の大きさが決まる。正方行列は(サイト数)×(サイト数)の大きさとなる。
Above formula (2), c1, c2, c3, c4, c5 (c i) is the measurement results for each light pulse in each
上記の相互作用は、例えば、サイト数(光のパルス列を構成する光パルスの数)をNとすると、演算部41は、次式(3)により行列の演算を行なって相互作用を決定することができる。
For the above interaction, for example, assuming that the number of sites (the number of optical pulses constituting the light pulse train) is N, the
上式(2)、(3)に示すように、演算器41では、測定部3における測定結果を要素とする列ベクトルを生成し、生成した列ベクトルに対して行列を乗算する演算を行ない、相互作用を決定することができる。
As shown in the above equations (2) and (3), the
演算器41では、さらに以下に示す式(4)に従って演算を行ない、周回数(n+1)における各光パルスについての相互作用の結合結果c‘i(n)をフィードバック値として得る。
The
上式(4)において、c’ i(n)は光共振器周回数(n)におけるi番目の光パルスについての相互作用の結合結果であり、ciはi番目の光パルスのcos成分であり、Rは透過率に変換するための係数である。式(4)において、第2項は、相互作用を算出する上式(2)、(3)に基づいて得られたfiを測定器3での測定結果ciで除算して得られる。得られたfiをciで除算したものを上式(4)に代入することでフィードバック値となる演算結果c’ i(n)を得る。 In the above equation (4), c'i (n) is the coupling result of the interaction for the i-th optical pulse in the optical resonator circumference (n), and c is the cos component of the i-th optical pulse. , R are coefficients for converting to transmittance. In the formula (4), the second term is obtained by dividing the fi obtained based on the above formulas (2) and (3) for calculating the interaction by the measurement result c i of the measuring instrument 3. By substituting the obtained fi divided by ci into the above equation (4), a calculation result c'i (n) which is a feedback value is obtained.
光パルス変調器51は、演算器41で演算された演算結果c’i(n)を用いて、リング共振器1内を周回伝搬する光パルスの振幅および位相を変調することにより、光パルスが関わる相互作用の大きさおよび符号を実装する相互作用実装部として機能する。本実施形態では、光パルス変調器51がリング共振器1内に設けられており、リング共振器1内を周回伝搬する光パルスの振幅および位相を変調することで、光パルス列に対するフィードバックを行なうので、フィードバックのために外部の光パルスを入力する必要がないため、光の位相同期を行なう必要がない。
The
実際には、光パルス変調器51は、演算器41における演算結果c’i(n)を入力として、リング共振器1内の光パルス列の透過率を以下のように変調する。
In practice, the
光パルス変調器51は2アームのマッハツェンダで構成されるpush−pull変調器などを用いて構成することができる。push−pull変調器の場合、その光電界の応答関数は
The
で表される。ここでAは変調器の最大透過率、 It is represented by. Where A is the maximum transmittance of the modulator,
であり、φは変調器のバイアスである。したがって、push−pull変調器を用いた光パルス変調器51における実際の変調量Tは、φを変調器のバイアスとすると、θ<|π/2|の場合、
And φ is the bias of the modulator. Therefore, the actual modulation amount T in the
となる。特に、θ≪π/2の時は、 Will be. Especially when θ << π / 2,
となる。 Will be.
上式(5)、(6)によれば、サイト数が比較的小さい問題や、結合数が比較的小さい問題、また結合係数Jijを比較的小さく設定した場合は、式(6)に従って、入力に対してほぼ線形的に変調を与えることができるので、ほぼ理想的にフィードバックを各光パルスに与えることが可能であることが判る。したがって、光パルス変調器51として2アームのマッハツェンダで構成されるpush−pull変調器を用いる場合は、サイト数や結合数が比較的小さい問題を扱うことが好ましいといえる。
According to the above equations (5) and (6), if the number of sites is relatively small, the number of bonds is relatively small, or the coupling coefficient Jij is set relatively small, the input is performed according to the equation (6). It can be seen that it is possible to give feedback to each optical pulse almost ideally because the modulation can be applied almost linearly to the light pulse. Therefore, when a push-pull modulator composed of a 2-arm Mach zender is used as the
このように、光パルス変調器51に対し、演算器41の演算結果に応じた入力を与えることにより、リング共振器1内の光パルス列に擬似的な相互作用をフィードバック入力することができる。
In this way, by giving the
光パルス変調器51で変調された光パルス列が再びPSA2に入力すると、入力した光パルス列は増幅される。以上の構成により、イジングモデルの計算装置では、増幅とフィードバックを繰り返しながら、光パルス列を問題に応じた安定状態に導いていく。
When the optical pulse train modulated by the
図3は、イジングモデルの計算装置の基本構成における処理フローである。図3に示すように、イジングモデルの計算装置では、最初にPSA2に対してポンプ光が注入されると、微弱な雑音光パルス列が発生し(S1)、発生した雑音光パルス列はリング共振器1内を周回伝搬する。リング共振器1内を周回伝搬する光パルス列の一部が分岐され、測定部3によりその振幅および位相が測定される(S2)。
FIG. 3 is a processing flow in the basic configuration of the Ising model arithmetic unit. As shown in FIG. 3, in the Ising model computing device, when the pump light is first injected into the PSA2, a weak noise light pulse train is generated (S1), and the generated noise light pulse train is the
光パルス列の測定結果が得られると、演算器41において、解を求めるべき問題に応じた結合係数がマッピングされた行列により相互作用が演算され、演算された相互作用に基づいてフィードバック値が演算される(S4)。光パルス変調器51は、フィードバック値が入力されると、リング共振器1内の光パルス列に変調を与えることにより光パルス列に対するフィードバックを与える(S5)。
When the measurement result of the optical pulse train is obtained, the interaction is calculated by the matrix in which the coupling coefficient corresponding to the problem to be solved is mapped in the
フィードバック後の光パルス列は、再びPSA2に入力され、光パルス列に同期したポンプ光により増幅され(S6)、再びリング共振器1内を周回伝搬する。PSA2で増幅された後、リング共振器1内を再び伝搬する光パルス列に対して、再びコヒーレント測定、行列による演算、演算結果に応じたフィードバックが施されることが繰り返される。
The optical pulse train after the feedback is input to the PSA2 again, amplified by the pump light synchronized with the optical pulse train (S6), and propagates in the
このような光パルス列に対する増幅とフィードバックが所定回繰り返される(S3)と、光パルス列の状態が安定状態となる。安定状態となった時に測定部3において得られた測定結果の位相状態である0またはπをイジングモデルのスピンσ状態(±1)に置き換えて、解くべき問題にデマッピングすることによって与えられた問題に対する解が得られることとなる。
When such amplification and feedback for the optical pulse train are repeated a predetermined number of times (S3), the state of the optical pulse train becomes stable. It was given by replacing 0 or π, which is the phase state of the measurement result obtained by the measuring
本実施形態のイジングモデルの計算装置では、光パルス列が周回伝搬するリング共振器1内に光パルス変調器51を設けて、この光パルス変調器51に対し、電気的に変調量を入力することによって光パルス列を直接光変調してフィードバック入力することができるので、フィードバック入力のために外部からの光パルス入力を用いる必要がない。したがって、フィードバック入力をする際の光の位相同期が不要となる。
In the computing device of the Ising model of the present embodiment, an
以上の実施形態において説明したイジングモデルの計算装置は、PSAとして2次の非線形光学効果を発現するPPLNなどの非線形光学結晶によって構成される場合を例に挙げて説明したが、3次の非線形光学効果を発現する構成でもよい。 The calculation device of the Ising model described in the above embodiment has been described by taking as an example the case where the PSA is composed of a nonlinear optical crystal such as PPLN that exhibits a second-order nonlinear optical effect, but the third-order nonlinear optics. It may be a configuration that exerts an effect.
1 リング共振器
2 PSA(位相感応増幅器)
3 測定部
4、41 演算器
5 外部光パルス入力部
51 光パルス変調器
30 バランスドホモダイン検波器
31 ハーフミラー
32 第1の光検出器
33 第2の光検出器
34 差分演算部
1
3 Measuring
Claims (5)
前記複数の光パルスを周回伝搬させるリング共振器と、
前記複数の光パルスが前記リング共振器を周回伝搬するたびに、前記複数の光パルスの位相および振幅を測定する、光パルス測定部と、
前記光パルス測定部において測定した前記複数の光パルスの位相および振幅を示す情報を入力として、前記イジングモデルの結合係数と前記複数の光パルスの位相および振幅を示す情報とから決定される、ある光パルスに関わる相互作用に基づいて、フィードバック値を算出する、相互作用計算部と、
前記リング共振器内に設けられ、前記相互作用計算部において算出された前記フィードバック値に基づいて、前記リング共振器内を周回伝搬する前記複数の光パルスの透過率を変調することにより、前記ある光パルスに関わる相互作用を実装する相互作用実装部と、を備え、
前記相互作用計算部は、測定したM個の光パルスの位相および振幅がc1、c2、c3、c4、・ci・cM-1、cMを要素とする列ベクトルに対し、イジングモデルの結合係数を演算パラメータとする以下に示す行列を乗算して、得られた列ベクトルの要素f1、f2、f3、f4、・fi・fM-1、f‘Mを前記M個の光パルスに対応するM個のある光パルスに関わる相互作用として演算し、
A ring resonator that orbits the plurality of optical pulses and
An optical pulse measuring unit that measures the phase and amplitude of the plurality of optical pulses each time the plurality of optical pulses propagate around the ring resonator.
It is determined from the coupling coefficient of the Ising model and the information indicating the phase and amplitude of the plurality of optical pulses by inputting the information indicating the phase and amplitude of the plurality of optical pulses measured by the optical pulse measuring unit. The interaction calculation unit, which calculates the feedback value based on the interaction related to the optical pulse,
The present invention is performed by modulating the transmittance of the plurality of optical pulses provided in the ring resonator and propagating orbiting in the ring resonator based on the feedback value calculated by the interaction calculation unit. It is equipped with an interaction mounting part that mounts the interaction related to the optical pulse.
In the interaction calculation unit, the phase and amplitude of the measured M optical pulses are for a column vector whose elements are c 1 , c 2 , c 3 , c 4 , · c i · c M-1 , and c M. , The elements of the column vector f 1 , f 2 , f 3 , f 4 , f i · f M-1 , f ′ M is calculated as an interaction involving M optical pulses corresponding to the M optical pulses.
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