論文の概要: Reversible Information Transformation via Quantum Reservoir Computing: Conditions, Protocol, and Noise Resilience

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.19700v1
• Date: Mon, 23 Feb 2026 10:47:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.774799
• Title: Reversible Information Transformation via Quantum Reservoir Computing: Conditions, Protocol, and Noise Resilience
• Title（参考訳）: 量子貯留層計算による可逆情報変換:条件・プロトコル・耐雑音性
• Authors: Hikaru Wakaura, Taiki Tanimae,
• Abstract要約: 量子貯水池計算は、時間データを処理するために、固定量子力学とトレーニング可能な線形読み出しを利用する。 クロスキーペアリングを持つ4方程式エンコード・デコードプロトコルが4つの方程式すべてを満たすことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum reservoir computing (QRC) exploits fixed quantum dynamics and a trainable linear readout to process temporal data, yet reversing the transformation -- reconstructing the input from the reservoir output -- has been considered intractable owing to the recursive nonlinearity of sequential quantum state evolution. Here we propose a four-equation encode-decode protocol with cross-key pairing and constructively show that quantum reservoir and key combinations satisfying all four equations exist. Using a full XYZ Hamiltonian reservoir with 10 data qubits, we expand the feature dimension to 76 without increasing qubit count and achieve machine-precision reconstruction (mean-squared error $\mathrm{MSE} \sim 10^{-17}$) for data lengths up to 30 under ideal conditions; the rank condition $\mathrm{dim}(V) \geq N_c$ is identified as a necessary criterion. A comprehensive noise analysis across seven conditions and four baseline methods reveals a clear hierarchy: shot noise dominates, depolarizing noise adds a moderate factor, and asymmetric resource allocation -- 10 shots for encoding, $10^5$ for decoding -- yields approximately two orders of magnitude MSE improvement by exploiting the asymmetric noise roles of the encryption and decryption feature matrices. Under realistic noise the MSE degrades to $10^{-3}$-$10^{-1}$, indicating that error mitigation is needed before practical deployment, but our results establish the feasibility of bidirectional reversible information transformation within QRC.
• Abstract（参考訳）: 量子貯水池コンピューティング(QRC)は、固定量子力学とトレーニング可能な線形可読性を利用して時間的データを処理するが、逐次量子状態進化の帰納的非線形性のため、変換 -- 貯水池出力からの入力を再構成する -- を逆転させることは難しそうだと考えられている。 ここでは、クロスキーペアリングを用いた4方程式エンコード・デコードプロトコルを提案し、4つの方程式すべてを満たす量子貯水池と鍵の組み合わせが存在することを構成的に示す。 10個のデータキュービットを持つXYZハミルトニアン貯水池を用いて、クビット数を増やすことなく特徴次元を76に拡大し、理想的な条件下で30個のデータ長に対して機械精度復元(平均二乗誤差$\mathrm{MSE} \sim 10^{-17}$)を行う。 ショットノイズは支配的であり、非偏極ノイズは適度な要素を付加し、非対称なリソース割り当て -- 符号化用の10ショット、復号用10^5ドル -- は、暗号化および復号化特徴行列の非対称ノイズロールを活用することで、約2桁のMSE改善をもたらす。 現実的な雑音下では,MSE は 10^{-3}$-$10^{-1}$ に低下し,現実的な展開に先立ってエラー低減が必要であることを示すが,本研究の結果から,QRC における双方向可逆情報変換の実現可能性が確認された。

関連論文リスト

• Design and Optimization of Adaptive Diversity Schemes in Quantum MIMO Channels [45.812053169933705]
  本研究では、送信機における普遍的非対称クローニングと受信機における確率的浄化に基づく離散変数QuMIMOシステムの適応的多様性戦略について検討する。 その結果,提案手法はクロストークに支配された設定において有意な忠実性向上をもたらし,チャネル対称性やチャネル条件に自動的に適応することがわかった。 この研究は、将来のQuMIMOシステムの設計ガイドラインを提供し、より高度な伝送および復号戦略のための堅牢なベースラインを確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-11-19T15:58:10Z)
• Explicit Quantum Circuits for Simulating Linear Differential Equations via Dilation [0.0]
  本稿では,拡張形式と明示的な量子回路構成を結合する具体的なパイプラインを提案する。 解析面では、量子実装に適した連続拡張作用素の離散化を導入する。 得られたスキームは、指数関数的に小さな境界効果まで、オーダー$O(M-3/2)$の大域的誤差境界を達成することを証明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-20T18:54:49Z)
• Machine Learning for Quantum Noise Reduction [0.0]
  そこで本研究では,雑音密度行列からクリーンな量子状態を直接再構成する機械学習手法を提案する。 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)オートエンコーダアーキテクチャを用いて量子ノイズ低減を教師付き学習問題として定式化する。 以上の結果から,CNNに基づく密度行列再構成は,従来の量子誤り訂正に代わる,有望かつ資源効率のよい代替手段となることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-17T00:13:07Z)
• Crosstalk-Resilient Quantum MIMO for Scalable Quantum Communications [40.44880302154388]
  クロストークは物理的に結合した量子モードが干渉し、信号の忠実度が低下するときに発生する。 本稿では、離散可変量子情報を連続可変モードに符号化することに基づく緩和戦略を提案する。 論理情報の回復を可能にするゲージ固定デコーダの存在を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-26T18:40:26Z)
• Augmenting Simulated Noisy Quantum Data Collection by Orders of Magnitude Using Pre-Trajectory Sampling with Batched Execution [47.60253809426628]
  提案手法は,誤差型を調整して軌道シミュレーションの効率化と有効性を高めることを目的としている。 私たちはそれぞれ100兆枚と100万枚という膨大なデータセットを生成します。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-22T22:36:18Z)
• Matrix encoding method in variational quantum singular value decomposition [49.494595696663524]
  検討した$Ntimes N$行列の要素を適切な次元の量子系の状態に符号化した変分量子特異値分解を提案する。 制御された測定は、アンシラ測定の小さな成功を避けるために行われる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-19T07:01:38Z)
• Randomized semi-quantum matrix processing [0.0]
  汎用行列関数をシミュレートするためのハイブリッド量子古典的フレームワークを提案する。 この方法は、対象関数のチェビシェフ近似上のランダム化に基づいている。 コストのかかるパラメータの2次高速化を含む,平均深度に対する利点を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-21T18:00:28Z)
• Robust sparse IQP sampling in constant depth [3.670008893193884]
  NISQ(ノイズのある中間スケール量子)は、堅牢な量子優位性と完全なフォールトトレラント量子計算の証明のないアプローチである。 本稿では,最小限の誤差補正条件でノイズに頑健な証明可能な超多項式量子優位性を実現する手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-20T09:41:08Z)
• On Circuit Depth Scaling For Quantum Approximate Optimization [1.9822374551545359]
  本稿では,密度に対する臨界深度スケーリングのロジスティック飽和予想に基づく予測モデルを提案する。 我々は、成功確率0.7に達するために必要な平均臨界深さを密度4の10の値で飽和させる。 シミュレーションデータを記述するための予測モデルを3sigma$ confidence intervalで観測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-03T18:00:05Z)
• Composably secure data processing for Gaussian-modulated continuous variable quantum key distribution [58.720142291102135]
  連続可変量子鍵分布(QKD)は、ボソニックモードの二次構造を用いて、2つのリモートパーティ間の秘密鍵を確立する。 構成可能な有限サイズセキュリティの一般的な設定におけるホモダイン検出プロトコルについて検討する。 特に、ハイレート(非バイナリ)の低密度パリティチェックコードを使用する必要のあるハイシグネチャ・ツー・ノイズ・システマを解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-30T18:02:55Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。