随着人工智能、运筹优化等领域的快速发展，大规模组合优化问题对高效计算技术提出了更高要求。近日，课题组在空间光子伊辛机领域取得新进展，提出了一种基于达曼光栅并行探测的空间光子伊辛机（PD-SPIM）。针对大规模空间光子伊辛机中光学读出信号易受噪声及耦合波动影响的问题，该系统利用3×3达曼光栅产生九路光学副本，并通过九通道光纤耦合光电探测阵列进行同步采集与平均，有效提升了光学反馈信号的稳定性。
实验结果表明，九通道并行探测将光学信号信噪比提升至 50.47 dB，相比单通道探测提高 13.6 dB，检测信号波动幅度降低 80.61%。同时，研究引入自适应簇退火算法（Adaptive Cluster Annealing Algorithm, ACAA），通过由大规模簇翻转逐渐过渡至局部自旋优化，有效加快系统收敛。与传统单自旋退火方法相比，迭代次数减少 66.7%，运行时间减少 74.4%。
该系统进一步在 512×512逻辑自旋阵列上开展数划分问题验证，对应 262,144个逻辑自旋，最终获得 7.61% 的相对划分误差。该研究通过并行光学探测提升读出稳定性，并结合自适应簇退火算法提升优化效率，为空间光子伊辛机面向大规模、高精度组合优化问题的进一步发展提供了新的技术方案。
研究成果以 “Dammann-grating-enabled parallel-detection-based spatial photonic Ising machine for efficient combinatorial optimization” 为题发表于光学期刊《Photonics Research》上。该项目获得了国家自然科学基金、国家重点研发计划及上海市科委基金的支持。
