論文の概要: Software Between Quantum and Machine Learning -- And Down to Pulses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21286v1
- Date: Wed, 20 May 2026 15:20:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-21 19:19:56.746933
- Title: Software Between Quantum and Machine Learning -- And Down to Pulses
- Title（参考訳）: 量子と機械学習の間のソフトウェア - そしてパルスまで
- Authors: Maja Franz, Melvin Strobl, Jonathan Hunz, Lukas Scheller, Lucas van der Horst, Eileen Kuehn, Achim Streit, Wolfgang Mauerer,
- Abstract要約: パルスレベルのモデリングを包含する量子機械学習(QML)手法を拡張するソフトウェアフレームワークを提案する。
このフレームワークはモデリングと分析の総合的なスイートを提供する。
パフォーマンスクリティカルなコンポーネントはすべて、JAXを使って高性能な環境で実装され、専用の量子シミュレータによってサポートされます。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9569512179866463
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Contemporary quantum computing platforms remain, in essence, programmable physical systems whose control is typically mediated through unitary gate abstractions. While such abstractions provide a uniform interface, they obscure important aspects of the underlying hardware and may limit the exploitation of its full capabilities. Direct operation at the control-pulse level offers a more expressive and physically faithful paradigm, enabling, for instance, the implementation of tailored error-mitigation and optimisation strategies. However, this increased expressivity comes at the cost of greater quantum software development complexity, necessitating structured and accessible tooling. We present a software framework, integrated within the QML-Essentials package, that extends quantum machine learning (QML) methodologies to encompass pulse-level modelling. By embedding quantum optimal control techniques within a QML setting, our approach enables the seamless combination of gate-based and pulse-level representations. The framework provides a comprehensive suite of modelling and analytical capabilities. In particular, we introduce composable ansatz constructions based on interchangeable building blocks, and support for end-to-end optimisation of pulse parameters. Motivated by the central role of quantum Fourier models, we further incorporate a range of Fourier-analytic diagnostics, complemented by extended measures of entanglement. All performance-critical components are implemented in a high-performance environment using JAX and supported by a dedicated quantum simulator. Taken together, the framework facilitates reproducible and systematic investigations, while bridging the conceptual and practical divide between abstract circuit models and hardware-aware optimisation. It provides a robust foundation for future developments at the intersection of QML and quantum control.
- Abstract（参考訳）: 現代の量子コンピューティングプラットフォームは、本質的には、一元的なゲート抽象化によって制御されるプログラム可能な物理システムのままである。
このような抽象化は統一インターフェースを提供するが、基盤となるハードウェアの重要な側面を曖昧にし、フル機能の活用を制限する可能性がある。
制御パルスレベルでの直接動作は、より表現力が高く、物理的に忠実なパラダイムを提供し、例えば、調整されたエラー軽減と最適化戦略の実装を可能にする。
しかし、この表現力の向上は、量子ソフトウェア開発の複雑さを増大させ、構造化され、アクセス可能なツールを必要とするコストを伴います。
本稿では,QML-Essentialsパッケージに組み込まれたソフトウェアフレームワークについて述べる。
QML設定に量子最適制御手法を組み込むことで、ゲートベースとパルスレベルの表現をシームレスに組み合わせることができる。
このフレームワークはモデリングと分析の総合的なスイートを提供する。
特に、交換可能なビルディングブロックに基づく構成可能なアンザッツ構成を導入し、パルスパラメータのエンドツーエンド最適化をサポートする。
量子フーリエモデルの中心的な役割によって動機付けられ、より拡張された絡み合いの尺度によって補完される、フーリエ分析の診断範囲をさらに包含する。
パフォーマンスクリティカルなコンポーネントはすべて、JAXを使って高性能な環境で実装され、専用の量子シミュレータによってサポートされます。
このフレームワークは、抽象回路モデルとハードウェア対応最適化の概念的および実践的な分割をブリッジしながら、再現性と体系的な調査を促進する。
これはQMLと量子制御の交差点における将来の発展のための堅牢な基盤を提供する。
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