专题征稿 | 面向能量驱动计算的物理机器

客座编辑

阮智超博士现为浙江大学物理学院教授。他目前的研究重点是开发具备高计算效率的光电系统和纳米光子学平台。

Nikhil Shukla 是美国弗吉尼亚大学的副教授，于电子与计算机工程系（ECE）和材料科学与工程系同时任职。他于 2010 年获得印度孟买大学电子与通信工程学士学位，并于 2017 年获得美国圣母大学电气工程博士学位。Nikhil 的研究兴趣包括新型器件与电路，以及开发用于实现能效计算与存储的新方法。

Guy Van der Sande 博士是比利时布鲁塞尔自由大学（VUB）应用物理研究组的副教授。他目前的研究兴趣包括半导体激光器的建模与非线性动力学、类脑与光子信息处理，以及光子 Ising 机器。

专题征稿

计算正日益向物理平台迁移，在此类平台中，信息处理由能量景观的动力学演化自然涌现，而非依赖传统的序列式数字逻辑；例如，优化问题可被表述为哈密顿量，并直接映射至特定物理平台；此时，数值算法被系统向其基态或低能态的自然弛豫过程所取代，从而得到问题的解。这一方法现已被广泛概括为基于能量的计算（energy-based computation）。

在该范式下，将 Ising、XY、Potts 及其他广义自旋模型在多种物理载体中加以实现，使得多类计算问题能够通过模拟方式求解，包括组合优化、连续优化、聚类分析与多状态推断等。具体平台的选择通常由目标问题的结构特性决定：尽管早期研究依赖电子电路实现，但随着对可扩展性、并行性、可集成性以及可编程结构的需求不断提升，光子、磁性与机械系统等新型平台受到越来越多关注，而最佳性能常常出现在多物理场耦合与混合体系架构中。

本专题旨在通过汇集物理学、材料科学与计算科学交叉领域中有关能量驱动计算研究的前沿进展，促进理论模型、实验验证与实际应用的紧密衔接，探索能量景观在计算中的运用。Communications Physics欢迎投稿原创研究论文、综述与前沿观点，主题涵盖从基础建模与动力学分析，到可扩展体系结构、基准测试方法论，以及实际优化与推断任务的实现。

征稿主题包括但不限于：

● 核心模型与理论： 自旋模型（Ising、XY、Potts 等）、广义哈密顿量、基于能量的建模框架。

● 物理平台开发： 光子体系、自旋电子与磁性器件、电类模拟平台、机械物理平台。

● 体系结构与具体应用： 模拟与混合模拟–数字计算架构、可编程与可重构哈密顿量、可扩展连接性与控制方案。

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