論文の概要: Quantum Next Generation Reservoir Computing: An Efficient Quantum Algorithm for Forecasting Quantum Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14239v2
• Date: Sun, 8 Oct 2023 16:13:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 04:21:14.490058
• Title: Quantum Next Generation Reservoir Computing: An Efficient Quantum Algorithm for Forecasting Quantum Dynamics
• Title（参考訳）: 次世代貯留層計算 : 量子ダイナミクス予測のための効率的な量子アルゴリズム
• Authors: Apimuk Sornsaeng, Ninnat Dangniam, Thiparat Chotibut
• Abstract要約: NG-RCは、積分可能系とカオス系の両方において、完全多体量子力学を正確に予測できることを示す。 本稿では,ブロック符号化手法を用いて,量子計算の高速化による多体量子力学予測のためのエンドツーエンド量子アルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9260081982051918
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Next Generation Reservoir Computing (NG-RC) is a modern class of model-free machine learning that enables an accurate forecasting of time series data generated by dynamical systems. We demonstrate that NG-RC can accurately predict full many-body quantum dynamics in both integrable and chaotic systems. This is in contrast to the conventional application of reservoir computing that concentrates on the prediction of the dynamics of observables. In addition, we apply a technique which we refer to as skipping ahead to predict far future states accurately without the need to extract information about the intermediate states. However, adopting a classical NG-RC for many-body quantum dynamics prediction is computationally prohibitive due to the large Hilbert space of sample input data. In this work, we propose an end-to-end quantum algorithm for many-body quantum dynamics forecasting with a quantum computational speedup via the block-encoding technique. This proposal presents an efficient model-free quantum scheme to forecast quantum dynamics coherently, bypassing inductive biases incurred in a model-based approach.
• Abstract（参考訳）: 次世代リザーバコンピューティング(ng-rc)は、動的システムによって生成された時系列データの正確な予測を可能にする、モデルフリー機械学習の現代クラスである。 NG-RCは、積分可能系とカオス系の両方において、完全多体量子力学を正確に予測できることを示す。 これは、観測物の力学の予測に集中する従来の貯水池計算の応用とは対照的である。 また,中間状態に関する情報を抽出することなく,遠未来状態を正確に予測するために,先をスキップする手法を適用する。 しかし、古典的なNG-RCを多体量子力学予測に適用することは、サンプル入力データの大きなヒルベルト空間のために計算的に禁止される。 本研究では,ブロックエンコーディングによる量子計算速度アップを用いた多体量子力学予測のためのエンドツーエンド量子アルゴリズムを提案する。 本提案では,モデルベースアプローチによる帰納バイアスを回避し,量子力学をコヒーレントに予測する効率的なモデルフリー量子スキームを提案する。

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