論文の概要: A model of interacting quantum neurons with a dynamic synapse

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.13368v2
• Date: Wed, 1 Jun 2022 11:29:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 05:43:45.192322
• Title: A model of interacting quantum neurons with a dynamic synapse
• Title（参考訳）: 動的シナプスを用いた相互作用量子ニューロンのモデル
• Authors: J.J. Torres and D. Manzano
• Abstract要約: 2つの相互作用する量子ビットの最小モデルと、古典的動的シナプスのようにアクティビティに依存した動的相互作用を用いる。 シナプス不況がない場合、2量子ビットの量子系は典型的なラビ振動を示す。 2つの量子ビット間の長時間の絡み合いはシナプス性抑うつの存在下で自然に増大する。
• 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: Motivated by recent advances in neuroscience, in this work, we explore the emergent behaviour of quantum systems with a dynamical biologically-inspired qubits interaction. We use a minimal model of two interacting qubits with an activity-dependent dynamic interplay as in classical dynamic synapses that induces the so-called synaptic depression, that is, synapses that present synaptic fatigue after heavy presynaptic stimulation. Our study shows that in absence of synaptic depression the 2-qubits quantum system shows typical Rabi oscillations whose frequency decreases when synaptic depression is introduced, so one can trap excitations for a large period of time. This creates a population imbalance between the qubits even though the Hamiltonian is Hermitian. This imbalance can be sustained in time by introducing a small energy shift between the qubits. In addition, we report that long-time entanglement between the two qubits raises naturally in the presence of synaptic depression. Moreover, we propose and analyse a plausible experimental setup of our 2-qubits system which demonstrates that these results are robust and can be experimentally obtained in a laboratory.
• Abstract（参考訳）: 近年の神経科学の発展に動機づけられた本研究では,量子系の創発的挙動を,生物学的にインスパイアされた量子ビット相互作用を用いて探求する。 2つの相互作用する量子ビットの最小モデルとアクティビティ依存性の動的相互作用は、古典的な動的シナプスのように、シナプス性うつ、すなわち重度のシナプス前刺激の後にシナプス性疲労を示すシナプスを誘導する。 本研究は, シナプス抑制がない場合, 2量子ビット量子系は, シナプス抑制導入時に周波数が減少する典型的なラビ振動を示すので, 長時間の励起を捕捉できることを示す。 これは、ハミルトニアンがエルミートであるにもかかわらず、量子ビット間の人口不均衡を生み出す。 この不均衡は、キュービット間の小さなエネルギーシフトを導入することで、時間内に持続することができる。 また,両キュービット間の長時間の絡み合いがシナプス性抑うつの存在下で自然に増加することを報告した。 さらに, 実験結果が頑健であり, 実験室で実験的に得られることを示す2量子ビットシステムの, 実現可能な実験セットアップを提案し, 解析する。

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