Snowball: Digitale Ising-Maschine reduziert Lösungszeit um 8×

Ising‑Maschinen haben sich als leistungsstarke Beschleuniger für kombinatorische Optimierungsaufgaben etabliert. Um sie jedoch in der Praxis breit einsetzbar zu machen, müssen drei zentrale Probleme gelöst werden: die Beschränkung der Hardware‑Topologie, ineffiziente Spin‑Auswahl‑ und Update‑Algorithmen sowie die begrenzte Präzision der Kopplungskoeffizienten. Diese Herausforderungen führen häufig zu langen Lösungszeiten, zu Störungen bei parallelen Updates und zu schlechter Lösungskonvergenz.

Die neue digitale Plattform „Snowball“ adressiert diese Punkte gezielt. Sie verbindet sämtliche Spins vollständig (all‑to‑all) und nutzt einen Dual‑Mode‑Markov‑Chain‑Monte‑Carlo‑Ansatz für die Spin‑Auswahl. Durch asynchrone Spin‑Updates wird die Konvergenz beschleunigt und das Risiko von Oszillationen oder Stillständen reduziert. Im Gegensatz zu vielen analogen Implementierungen bietet Snowball eine breite, konfigurierbare Kopplungspräzision, die hohe Bit‑Breiten unterstützt.

Ein Prototyp auf einer AMD Alveo U250 Accelerator‑Karte demonstriert die Leistungsfähigkeit: Im Vergleich zu einem führenden Ising‑Maschinen‑Benchmark erreicht Snowball eine Reduktion der Lösungszeit um das Achtfache. Diese beeindruckende Geschwindigkeit eröffnet neue Möglichkeiten für die schnelle Lösung komplexer Optimierungsprobleme in Bereichen wie Logistik, Energieplanung und maschinelles Lernen.