The Ising model, originally proposed a century ago, has become a cornerstone of combinatorial optimization in recent decades. However, Ising machines remain constrained by a fundamental hardware-speed trade-off. We introduce the Bounce-Bind Ising Machine (BBIM), a mechanism with a single tunable parameter that modulates spin dynamics without altering the energy landscape, building upon the classic golf-ball analogy but replacing it with a dynamic tennis ball/shot put system. The Bounce mode (accelerating escapes from local minima) and Bind mode (enabling rapid convergence) dynamically balance speed and quality. Benchmarked on dense MAX-CUT (edge density=0.5), BBIM achieves a peak speedup of 6.15 times at n=200. For sparse 3-Regular 3-XORSAT (second-order), the peak speedup reaches 27.3 times at n=160. Both results incur negligible additional hardware resource consumption. This work demonstrates a critical pathway to circumventing the hardware-speed bottleneck and its practical applicability to large-scale optimization hardware, validated on structurally distinct benchmarks.


翻译:伊辛模型虽于一个世纪前提出,但近几十年来已成为组合优化的基石。然而,伊辛机始终受限于硬件速度之间的根本性权衡。我们提出了弹跳-束缚伊辛机(BBIM),这是一种具有单一可调参数的机制,可在不改变能量景观的前提下调控自旋动力学;该机制基于经典的高尔夫球类比,但将其替换为动态的网球/铅球系统。弹跳模式(加速逃离局部极小值)与束缚模式(实现快速收敛)动态平衡了速度与求解质量。在稠密MAX-CUT(边密度=0.5)基准测试中,BBIM在n=200时实现了6.15倍的峰值加速比。对于稀疏的三正则三异或可满足性问题(二阶),在n=160时峰值加速比达到27.3倍。两项结果均仅带来可忽略的额外硬件资源消耗。本工作展示了一条突破硬件速度瓶颈的关键路径及其在大规模优化硬件中的实际适用性,并在结构迥异的基准测试中得到了验证。

0
下载
关闭预览

相关内容

Sora的幕后功臣?详解大火的DiT:拥抱Transformer的扩散模型
Transformer它就是个支持向量机
专知会员服务
38+阅读 · 2023年9月7日
我跑了ERNIE和BERT两个模型,结果出乎意料......
PaperWeekly
21+阅读 · 2019年6月24日
深入理解BERT Transformer ,不仅仅是注意力机制
大数据文摘
22+阅读 · 2019年3月19日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月19日
VIP会员
最新内容
未来的海战无人自主系统
专知会员服务
0+阅读 · 20分钟前
美军多域作战现状分析:战略、概念还是幻想?
专知会员服务
0+阅读 · 33分钟前
无人机与反无人机系统(书籍)
专知会员服务
11+阅读 · 今天6:45
美陆军2026条令:安全与机动支援
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:49
技术、多域威慑与海上战争(报告)
专知会员服务
8+阅读 · 4月13日
“在云端防御”:提升北约数据韧性(报告)
专知会员服务
5+阅读 · 4月13日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员