Description du projet
Des machines photoniques pour l’informatique tout optique à grande échelle
Un matériel performant pour l’optimisation combinatoire et l’apprentissage automatique a une incidence sur la science et l’ingénierie. Alors que la photonique propose de nouveaux modèles de calcul qui permettent de résoudre des problèmes insolubles avec l’informatique conventionnelle, les dispositifs actuels sont limités à quelques milliers de spins et fonctionnent à l’échelle de la seconde. Le projet HYPERSPIM, financé par le CER, entend démontrer les capacités de machines photoniques à procéder à un traitement parallèle ultrarapide de millions de spins à l’échelle de la microseconde. Il minimise l’hamiltonien du modèle d’Ising à l’aide d’un système de calcul avec un espace de caractéristiques à haute dimension et accélère l’optimisation avec des processus optiques non linéaires ultrarapides. Le projet développera des dispositifs numériques, optoélectroniques et tout-optiques classiques et quantiques, leur soumettant des problèmes à grande échelle. Il entend faire progresser l’IA photonique, l’informatique tout-optique à grande échelle et la science fondamentale.
Objectif
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.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
00185 Roma
Italie