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A Fully-Connected Ising Model Embedding Method and Its Evaluation for CMOS Annealing Machines CMOS 어닐링 장비를 위한 완전 연결형 이싱 모델 임베딩 방법 및 평가

Daisuke OKU, Kotaro TERADA, Masato HAYASHI, Masanao YAMAOKA, Shu TANAKA, Nozomu TOGAWA

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요약 :

대규모 솔루션 공간의 조합 최적화 문제는 폰 노이만 컴퓨터만으로는 해결하기 어렵습니다. 유망한 Non-von Neumann 컴퓨터로서 이러한 문제를 해결하기 위해 이징 기계 또는 어닐링 기계가 개발되었습니다. 이러한 어닐링 기계를 사용하기 위해 모든 조합 최적화 문제는 물리적인 문제에 매핑됩니다. Ising 모델, 이는 스핀, 이들 사이의 상호 작용 및 외부 자기장으로 구성됩니다. 그런 다음 어닐링 기계는 원래 조합 최적화 문제의 최적 솔루션에 해당하는 물리적 Ising 모델의 바닥 상태를 검색하도록 작동합니다. 조합 최적화 문제는 먼저 이상적인 완전 연결형 Ising 모델로 설명할 수 있지만 이를 특정 어닐링 기계의 물리적 Ising 모델 토폴로지에 삽입하는 것은 매우 어렵습니다. 이는 어닐링 기계에서 가장 큰 문제 중 하나를 야기합니다. 본 논문에서는 CMOS 어닐링 장비를 대상으로 하는 완전 연결형 Ising 모델 임베딩 방법을 제안합니다. 핵심 아이디어는 제안된 방법이 완전히 연결된 Ising 모델의 모든 논리적 스핀을 복제하고 각 논리적 스핀을 동일한 체인 길이를 가진 물리적 스핀에 삽입한다는 것입니다. 실제 조합 문제를 통한 실험 결과, 제안한 방법은 기존의 사실상 표준 방법에 비해 임베딩 시간과 실현 가능한 해를 얻을 확률 측면에서 우수한 스핀 임베딩을 얻을 수 있음을 보여주었다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Information Vol.E102-D No.9 pp.1696-1706
발행일
2019/09/01
공개일
2019/06/10
온라인 ISSN
1745-1361
DOI
10.1587/transinf.2018EDP7411
원고의 종류
PAPER
범주
정보시스템의 기초

작성자

Daisuke OKU
  Waseda University
Kotaro TERADA
  Waseda University
Masato HAYASHI
  Hitachi, Ltd.
Masanao YAMAOKA
  Hitachi, Ltd.
Shu TANAKA
  Waseda University,Japan Science and Technology Agency
Nozomu TOGAWA
  Waseda University

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