【何謂易辛機】
易辛機(Ising Machine)專門用來解決組合最佳化問題的電腦。這個名稱源自於其將問題表現為**易辛模型(Ising model)**的形式。
易辛機主要包含兩種技術類型:
• 退火型量子電腦(Quantum Annealing):這是一種實際利用量子系統來進行量子退火的量子電腦。
• 模擬退火量子電腦(Simulated Annealing Quantum Computer):這類電腦雖然本身並非真正的量子電腦,但其發想源於退火型量子電腦,並透過古典元件來模擬退火過程,專注於高速解決組合最佳化問題 。
易辛機的核心目的在於從龐大的數字組合中,找出最佳(或近似最佳)的解決方案。這類問題在物流、交通、金融、藥物探索、材料開發以及機器學習等多個領域都有廣泛應用 。
其運作機制是將欲解決的組合最佳化問題轉換為二元變數的二次多項式形式(易辛模型或QUBO形式)。易辛機的目標是尋找使這個能量函數(也稱為哈密頓算符或目標函數)達到最低能量的變數組合 。這個最低能量的狀態對應於問題的最佳解 。易辛機模仿自然界中系統趨向於低能量穩定狀態的原理來進行計算 。
易辛機的特性包括:
• 高速處理:它能在**短時間內(通常數十至數百微秒)**解決組合最佳化問題,即便問題規模龐大,也無需逐一查詢所有組合。
• 近似解:雖然不一定能得到精確的最佳解,但它能提供很好的近似解,這在許多實際應用中已足夠。
• 專用性:易辛機是專門針對組合最佳化問題設計的電腦,無法用於通用計算。
自加拿大D-Wave公司於2011年推出首部退火型量子電腦以來,易辛機經歷了顯著的進化。其發展主要體現在大型化(物理位元數持續增加,模擬易辛機甚至出現可處理百萬變數的機器 )和機能強化與便利性提升(例如數學表達式變形和參數調整的自動化 ),使其更接近實用化階段 。
《量子電腦入門:從零開始了解未來運算革命》‧工藤和惠
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