論文の概要: Attention to Quantum Complexity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.11632v1
• Date: Sun, 19 May 2024 17:46:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-21 14:53:05.071342
• Title: Attention to Quantum Complexity
• Title（参考訳）: 量子複雑性への注意
• Authors: Hyejin Kim, Yiqing Zhou, Yichen Xu, Kaarthik Varma, Amir H. Karamlou, Ilan T. Rosen, Jesse C. Hoke, Chao Wan, Jin Peng Zhou, William D. Oliver, Yuri D. Lensky, Kilian Q. Weinberger, Eun-Ah Kim,
• Abstract要約: 我々は,汎用的な古典的AIフレームワークQuantum Attention Network(QuAN)を紹介する。 QuANは、測定スナップショットをトークンとして扱い、置換不変性を尊重する。 われわれはQuANを3つの異なる量子シミュレーション設定で厳格にテストしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.766643620345494
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The imminent era of error-corrected quantum computing urgently demands robust methods to characterize complex quantum states, even from limited and noisy measurements. We introduce the Quantum Attention Network (QuAN), a versatile classical AI framework leveraging the power of attention mechanisms specifically tailored to address the unique challenges of learning quantum complexity. Inspired by large language models, QuAN treats measurement snapshots as tokens while respecting their permutation invariance. Combined with a novel parameter-efficient mini-set self-attention block (MSSAB), such data structure enables QuAN to access high-order moments of the bit-string distribution and preferentially attend to less noisy snapshots. We rigorously test QuAN across three distinct quantum simulation settings: driven hard-core Bose-Hubbard model, random quantum circuits, and the toric code under coherent and incoherent noise. QuAN directly learns the growth in entanglement and state complexity from experimentally obtained computational basis measurements. In particular, it learns the growth in complexity of random circuit data upon increasing depth from noisy experimental data. Taken to a regime inaccessible by existing theory, QuAN unveils the complete phase diagram for noisy toric code data as a function of both noise types. This breakthrough highlights the transformative potential of using purposefully designed AI-driven solutions to assist quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 誤り訂正量子コンピューティングの差し迫った時代は、制限されたノイズのある測定からでも、複雑な量子状態を特徴づけるための頑健な手法を緊急に要求している。 量子複雑性を学習する際のユニークな課題に対処するために,特に注意機構のパワーを活用する,汎用的な古典的AIフレームワークであるQuantum Attention Network(QuAN)を紹介した。 大規模な言語モデルにインスパイアされたQuANは、測定スナップショットをトークンとして扱い、置換不変性を尊重する。 新たなパラメータ効率のミニセット自己アテンションブロック(MSSAB)と組み合わせたデータ構造により、QuANはビットストリング分布の高次モーメントにアクセスでき、ノイズの少ないスナップショットに優先的に対応できる。 我々はQuANを、ハードコアBose-Hubbardモデル、ランダム量子回路、コヒーレントで不整合な雑音下でのトーリックコードという、3つの異なる量子シミュレーション設定で厳格にテストした。 QuANは、実験によって得られた計算ベース測定から、絡み合いと状態の複雑さの増大を直接学習する。 特に、ノイズのある実験データから深度を増大させると、ランダム回路データの複雑さが増大するのを学習する。 既存の理論では到達不能な体制に移行したQuANは、両方のノイズ型の関数として、ノイズの多いトーリック符号データのための完全な位相図を公開している。 このブレークスルーは、意図的に設計されたAI駆動ソリューションを使用して量子ハードウェアを支援する、変革の可能性を浮き彫りにしている。

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