論文の概要: Digital Discovery of 100 diverse Quantum Experiments with PyTheus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09980v2
- Date: Fri, 8 Dec 2023 13:51:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-11 19:23:58.725135
- Title: Digital Discovery of 100 diverse Quantum Experiments with PyTheus
- Title（参考訳）: PyTheusを用いた100種類の量子実験のデジタル発見
- Authors: Carlos Ruiz-Gonzalez, S\"oren Arlt, Jan Petermann, Sharareh Sayyad,
Tareq Jaouni, Ebrahim Karimi, Nora Tischler, Xuemei Gu, Mario Krenn
- Abstract要約: PyTheusは、量子光学のためのオープンソースのデジタル発見フレームワークである。
様々な課題を解決するために、現代の量子研究所から幅広い実験機器を使用できる。
これには、高度に絡み合った量子状態、量子計測スキーム、量子通信プロトコル、多粒子量子ゲートの発見が含まれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4517077427559345
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Photons are the physical system of choice for performing experimental tests
of the foundations of quantum mechanics. Furthermore, photonic quantum
technology is a main player in the second quantum revolution, promising the
development of better sensors, secure communications, and quantum-enhanced
computation. These endeavors require generating specific quantum states or
efficiently performing quantum tasks. The design of the corresponding optical
experiments was historically powered by human creativity but is recently being
automated with advanced computer algorithms and artificial intelligence. While
several computer-designed experiments have been experimentally realized, this
approach has not yet been widely adopted by the broader photonic quantum optics
community. The main roadblocks consist of most systems being closed-source,
inefficient, or targeted to very specific use-cases that are difficult to
generalize. Here, we overcome these problems with a highly-efficient,
open-source digital discovery framework PyTheus, which can employ a wide range
of experimental devices from modern quantum labs to solve various tasks. This
includes the discovery of highly entangled quantum states, quantum measurement
schemes, quantum communication protocols, multi-particle quantum gates, as well
as the optimization of continuous and discrete properties of quantum
experiments or quantum states. PyTheus produces interpretable designs for
complex experimental problems which human researchers can often readily
conceptualize. PyTheus is an example of a powerful framework that can lead to
scientific discoveries -- one of the core goals of artificial intelligence in
science. We hope it will help accelerate the development of quantum optics and
provide new ideas in quantum hardware and technology.
- Abstract（参考訳）: 光子は、量子力学の基礎の実験的なテストを行うための物理的なシステムである。
さらに、フォトニック量子技術は第2次量子革命の主要なプレイヤーであり、より良いセンサー、安全な通信、量子エンハンス計算の開発を約束している。
これらの取り組みは、特定の量子状態を生成するか、効率的に量子タスクを実行する必要がある。
対応する光学実験の設計は歴史的に人間の創造性に支えられていたが、近年は高度なコンピュータアルゴリズムと人工知能で自動化されている。
いくつかのコンピュータによる実験が実験的に実現されているが、このアプローチは幅広いフォトニック量子光学コミュニティにはまだ広く採用されていない。
主な障害は、ほとんどのシステムはクローズドソース、非効率、あるいは一般化が難しい非常に特殊なユースケースをターゲットにしている。
そこで我々は,これらの問題を高効率でオープンソースのデジタル発見フレームワークpytheusで解決する。
これには、高絡み合った量子状態の発見、量子測定スキーム、量子通信プロトコル、多粒子量子ゲート、および量子実験または量子状態の連続的および離散的性質の最適化が含まれる。
PyTheusは、人間の研究者が容易に概念化できる複雑な実験的な問題に対する解釈可能な設計を生成する。
pytheusは、科学における人工知能の中核的目標の一つである科学的発見につながる強力なフレームワークの例である。
量子光学の開発を加速させ、量子ハードウェアとテクノロジーの新しいアイデアを提供することを期待している。
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