論文の概要: A hidden bottleneck in classical and quantum linear reservoir computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.29071v1
• Date: Wed, 27 May 2026 20:25:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-30 02:45:55.442984
• Title: A hidden bottleneck in classical and quantum linear reservoir computing
• Title（参考訳）: 古典的および量子的線形貯水池計算における隠れボトルネック
• Authors: Johannes Nokkala, Federico Centrone, Francesco Arzani,
• Abstract要約: 線形貯水池コンピュータの情報処理能力の隠れボトルネックを同定する。 固定遅延で利用可能なキャパシティは、前処理された入力にすでに存在するものによって制限されていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5161531917413708
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We identify a hidden bottleneck in the information processing capacity of linear reservoir computers. When the measured features evolve linearly in the reservoir and the output is formed by linear readout with bias, we show that the capacity available at any fixed delay is limited by what is already present in the preprocessed input. Linear reservoir dynamics can therefore redistribute features, but cannot create new fixed-delay expressive power on their own. This limitation is hidden by global capacity measures, since contributions from different delays can accumulate even when each individual delay is strongly constrained. As an experimentally important realization of this general result, we derive the corresponding Gaussian limit for covariance-based continuous-variable quantum reservoirs. Numerical experiments show that experimentally accessible single-photon operations surpass this limit, establishing them as a genuine resource for quantum reservoir computing. The resulting excess capacity also provides an operational witness of non-Gaussian processing in black-box continuous-variable systems under minimal assumptions.
• Abstract（参考訳）: 線形貯水池コンピュータの情報処理能力の隠れボトルネックを同定する。 測定された特徴が貯留層内で線形に進化し, 出力が線形読み出しによってバイアスによって形成される場合, 固定遅延で利用可能な容量は, 既に前処理された入力に存在しているものによって制限されることを示す。 したがって線形貯水池の力学は特徴を再分配することができるが、それ自身で新しい固定遅延表現力を作ることはできない。 この制限は、個々の遅延が強く制約された場合でも、異なる遅延からのコントリビューションが蓄積されるため、グローバルなキャパシティ対策によって隠蔽される。 この一般結果の実験的に重要な実現として、共分散に基づく連続変数量子貯水池に対する対応するガウス極限を導出する。 数値実験により、実験的にアクセス可能な単一光子演算がこの限界を超えることが示され、量子貯水池計算の真の資源として確立された。 結果として生じる余剰容量は、最小の仮定の下でのブラックボックス連続変数系における非ガウス的処理の運用上の証となる。

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