論文の概要: Thermodynamic coprocessor for linear operations with input-size-independent calculation time based on open quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09382v1
- Date: Thu, 11 Sep 2025 11:58:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.371376
- Title: Thermodynamic coprocessor for linear operations with input-size-independent calculation time based on open quantum system
- Title（参考訳）: オープン量子系に基づく入力サイズ非依存計算時間を用いた線形演算用熱力学的コプロセッサ
- Authors: I. V. Vovchenko, A. A. Zyablovsky, A. A. Pukhov, E. S. Andrianov,
- Abstract要約: 線形演算、例えばベクトル行列やベクトルベクトル乗算は、現代のニューラルネットワークの中核演算である。
ボソニックモードと量子貯水池からなるオープンクロスバー系をアナログコプロセッサとして利用できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Linear operations, e.g., vector-matrix or vector-vector multiplications, are core operations of modern neural networks. To diminish computational time, these operations are implemented by parallel computations using different coprocessors. In this work we show that open quantum system consisting of bosonic modes and interacting with bosonic reservoirs can be used as analog coprocessor implementing multiple vector-matrix multiplications with stochastic matrices in parallel. Input vectors are encoded in occupancies of reservoirs, and output result is presented by stationary energy flows. The operation takes time needed for the system's transition to non-equilibrium stationary state independently on number of the reservoirs, i.e., on the input vector dimension. The computations are accompanied by entropy growth. We construct a direct mapping between open quantum systems and electrical crossbar structures, showing that dissipation rates multiplied by OQS's modes frequencies can be seen as conductivities, reservoirs' occupancies can be seen as potentials, and stationary energy flows can be seen as electric currents.
- Abstract（参考訳）: 線形演算、例えばベクトル行列、ベクトルベクトル乗算は現代のニューラルネットワークの中核演算である。
計算時間を短縮するため、これらの演算は異なるコプロセッサを用いて並列計算によって実装される。
本研究では,ボソニックモードとボソニック貯水池の相互作用からなるオープン量子系を,確率行列を並列に複数のベクトル行列乗法を実装するアナログコプロセッサとして利用できることを示す。
入力ベクトルは貯水池の占有部に符号化され、出力結果は定常エネルギーフローによって提示される。
この演算は、入力ベクトル次元上の貯水池の数と独立に非平衡定常状態に移行するのに時間を要する。
計算にはエントロピー成長が伴う。
我々は、オープン量子系と電気クロスバー構造を直接マッピングし、OQSモードの周波数に乗じて放散速度を導電率とみなし、貯水池の占有率を電位とみなし、静止エネルギーの流れを電流とみなすことを示す。
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