Descripción del proyecto
Máquinas fotónicas para la informática totalmente óptica a gran escala
El «hardware» eficiente para la optimización combinatoria y el aprendizaje automático repercute en la ciencia y la ingeniería. Aunque la fotónica ofrece nuevos modelos computacionales para abordar problemas intratables con la informática convencional, los dispositivos actuales se limitan a miles de espines y funcionan en la escala de segundos. El equipo del proyecto HYPERSPIM, financiado por el CEI, pretende demostrar máquinas fotónicas para el procesamiento paralelo ultrarrápido de millones de espines en una escala de tiempo de microsegundos. Minimiza el hamiltoniano de Ising utilizando un sistema computacional con un espacio de características de alta dimensión y acelera la optimización con procesos ópticos no lineales ultrarrápidos. En el proyecto se desarrollarán dispositivos clásicos y cuánticos digitales, optoelectrónicos y totalmente ópticos, y se los someterá a pruebas comparativas con problemas a gran escala. Su objetivo es hacer avanzar la IA fotónica, la informática totalmente óptica a gran escala y la ciencia fundamental.
Objetivo
Efficient hardware for combinatorial optimization and machine learning impacts science, engineering, and society. With new computational models, photonics tackle problems intractable with conventional computing systems. However, existing devices only scale up to thousands of spins and operate at the second timescale.
I demonstrate photonic machines for ultrafast parallel processing of millions of spins with microsecond timescale. The strategy is minimizing a class of functions, the Ising Hamiltonian, by a new computational system that uses a high-dimensional feature space and speeds up optimization by orders of magnitude by ultrafast nonlinear optical processes. I build digital, optoelectronics, and all-optical classical and quantum devices and benchmark with real-world, large-scale problems.
By spatial modulation technology and a cheap, simple, and scalable design, light propagation is recurrently trained towards the ground state of a programmable Ising Hamiltonian. Starting from my proof-of-concept, first, I aim at the energetically efficient computing of large-scale Hamiltonians. Second, I include self-optimizing all-optical nonlinear ultrafast phase-locking processes. Third, I demonstrate record combinatorial optimization by letting the spins evolve in a high dimensional space to guarantee high success probability.
HYPERSPIM leverages the interplay of classical and quantum dynamics through the onset of entanglement and squeezing. The unprecedented scale and versatility allow the first quantum optimization tests for real-world complex computational tasks.
HYPERSPIM achieves the fastest and biggest optical computing device operating in classical and quantum regimes in an interdisciplinary route towards new photonic artificial intelligence, large-scale all-optical computing, and fundamental science.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
00185 Roma
Italia