論文の概要: Multiphoton quantum simulation of the generalized Hopfield memory model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00111v1
- Date: Mon, 31 Mar 2025 18:01:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 13:19:00.674266
- Title: Multiphoton quantum simulation of the generalized Hopfield memory model
- Title（参考訳）: 一般化ホップフィールドメモリモデルの多光子量子シミュレーション
- Authors: Gennaro Zanfardino, Stefano Paesani, Luca Leuzzi, Raffaele Santagati, Fabrizio Illuminati, Giancarlo Ruocco, Marco Leonetti,
- Abstract要約: 我々は,古典的ニューラルネットワークの多光子量子干渉とホップフィールド様ハミルトニアンとの接続を,導入,開発,検討する。
我々は,Mフィールドモード上の重畳におけるNph不連続光子,Mバイナリ位相シフト器の制御配列,および線形光干渉計からなるシステムを組み合わせることで,出力光子統計が得られることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: In the present work, we introduce, develop, and investigate a connection between multiphoton quantum interference, a core element of emerging photonic quantum technologies, and Hopfieldlike Hamiltonians of classical neural networks, the paradigmatic models for associative memory and machine learning in systems of artificial intelligence. Specifically, we show that combining a system composed of Nph indistinguishable photons in superposition over M field modes, a controlled array of M binary phase-shifters, and a linear-optical interferometer, yields output photon statistics described by means of a p-body Hopfield Hamiltonian of M Ising-like neurons +-1, with p = 2Nph. We investigate in detail the generalized 4-body Hopfield model obtained through this procedure and show that it realizes a transition from a memory retrieval to a memory black-out regime, i.e. a spin-glass phase, as the amount of stored memory increases. The mapping enables novel routes to the realization and investigation of disordered and complex classical systems via efficient photonic quantum simulators, as well as the description of aspects of structured photonic systems in terms of classical spin Hamiltonians.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,新しいフォトニック量子技術のコア要素であるマルチフォトン量子干渉と,古典的ニューラルネットワークのホップフィールドのようなハミルトニアス,人工知能システムにおける連想記憶のパラダイムモデル,機械学習との接続について紹介し,研究する。
具体的には、Mフィールドモード上の重畳におけるNph不連続光子、Mバイナリ位相シフト器の制御配列、および線形光学干渉計の組み合わせにより、M Ising様ニューロン +-1 の p-体ホップフィールドハミルトニアン +-1 と p = 2Nph で表される出力光子統計値が得られることを示す。
本手法により得られた一般化された4体ホップフィールドモデルについて詳細に検討し,記憶量の増大に伴って記憶検索から記憶ブラックアウト状態への遷移を実現することを示す。
このマッピングは、効率的なフォトニック量子シミュレータを通して、混乱した古典的システムと複雑な古典的システムの実現と研究への新たな経路と、古典的なスピンハミルトニアンの観点から構造化フォトニックシステムの側面の記述を可能にする。
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