非凸优化搬上光子芯片：量子隧穿搜索在波导阵列上标出局部极小与全局最小

非凸优化不再只靠梯度下降在复杂地形上逐点试探，而是把目标函数整体映射成光子芯片上的势能地形，让光波以隧穿方式同时探索多个谷底。 梯度下降在非凸地形中会遇到梯度消失，容易困在局部极小；此前的量子隧穿行走只在理论上给出相对随机梯度下降更快的搜索，很少在真实量子器件上验证。 实验在波导阵列上复现一维和二维非凸地形，平均概率分布在局部极小处出现峰；在双井地形中，即使输入态不是左井的精确基态，混合时间后的平均分布仍同时突出两个局部极小。

做法是把每个网格点的目标函数值编码为该波导的传播常数，相邻波导之间的耦合对应在格点间跳跃的动能，光子沿波导传播的长度就充当演化时间。 搜索前先做不完整局部退火：只在粗略局部极小附近逐步压低势阱，让态扩散开，得到一个能量略高于基态的低能输入态，再注入整张地形做量子隧穿行走。 五井地形用五阶段局部退火准备输入态，实验平均分布与引入传播常数扰动的模拟吻合；由于可用波导长度不足以收敛，改用沿传播方向逐渐增强势能的变化哈密顿量，在深度和宽度随机化的五井地形上更均匀地覆盖远处区域。

演示范围限于一维和二维网格地形上的相干光强度分布测量，包括双井、三井、五井、随机五井以及若干典型非凸函数；输出是经典光强份额，不是单光子计数得到的概率。作者提出的下一步包括用加性结构或低有效维度减少编码所需波导数、采用热光或电光调谐等可重构平台，以及用双光子实验检验干涉对探测的影响。

作者指出，可用波导长度不足以让五井地形的概率分布收敛，变化哈密顿量是在这一限制下的替代方案；写入速度与传播常数失谐的标定是经验拟合，模型失配与写入偏差会扰动实现的哈密顿量，且这些偏差在玻璃中固定、实验过程中无法更新。相干耦合本身也能把光输运到远处波导，因此远端极小处出现强度并不能单独分离出程序化势垒的贡献，需要设置势垒削减或无势垒的对照。补充材料还说明，正文中的随机梯度下降曲线与光子曲线横轴含义不同，绘图所用的60倍因子只是显示约定，现有数据不足以给出端到端的加速估计。