論文の概要: Neuromorphic computing with a single qudit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.11729v1
• Date: Wed, 27 Jan 2021 22:35:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 19:40:08.267094
• Title: Neuromorphic computing with a single qudit
• Title（参考訳）: 単一キュートを用いたニューロモルフィックコンピューティング
• Authors: W. D. Kalfus, G. J. Ribeill, G. E. Rowlands, H. K. Krovi, T. A. Ohki, L. C. G. Govia
• Abstract要約: 貯留層計算(Reservoir computing)は、多体量子系の高忠実度制御の代替である。 ここでは、単一のキューディット(d$D量子系)からなる貯水池を考える。 類似の古典システムと比較して,ロバストな性能上の優位性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accelerating computational tasks with quantum resources is a widely-pursued goal that is presently limited by the challenges associated with high-fidelity control of many-body quantum systems. The paradigm of reservoir computing presents an attractive alternative, especially in the noisy intermediate-scale quantum era, since control over the internal system state and knowledge of its dynamics are not required. Instead, complex, unsupervised internal trajectories through a large state space are leveraged as a computational resource. Quantum systems offer a unique venue for reservoir computing, given the presence of interactions unavailable in analogous classical systems, and the potential for a computational space that grows exponentially with physical system size. Here, we consider a reservoir comprised of a single qudit ($d$-dimensional quantum system). We demonstrate a robust performance advantage compared to an analogous classical system accompanied by a clear improvement with Hilbert space dimension for two benchmark tasks: signal processing and short-term memory capacity. Qudit reservoirs are directly realized by current-era quantum hardware, offering immediate practical implementation, and a promising outlook for increased performance in larger systems.
• Abstract（参考訳）: 量子資源による計算タスクの高速化は、多体量子システムの高忠実度制御に関わる課題によって現在、広く支持されている目標である。 貯留層計算のパラダイムは、内部システム状態の制御やそのダイナミクスの知識が必要ないため、特にノイズの多い中間スケール量子時代において魅力的な選択肢となっている。 代わりに、大きな状態空間を通る複雑な教師なし内部軌道が計算資源として利用される。 量子システムは、類似の古典システムでは利用できない相互作用の存在と、物理的システムサイズと指数関数的に成長する計算空間の可能性を考えると、貯水池コンピューティングのためのユニークな場所を提供する。 ここでは、1つのqudit(d$-dimensional quantum system)からなる貯水池を考える。 我々は,信号処理と短期記憶能力という2つのベンチマークタスクに対して,ヒルベルト空間次元の明確な改善を伴う古典システムと比較して,ロバストな性能上の優位性を示す。 クイディット貯水池は、現在の量子ハードウェアによって直接実現され、即時的な実装と、大規模システムにおけるパフォーマンス向上の見通しを提供する。

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