論文の概要: Foundations of Practical Quantum Advantage in Quantum-Informed Machine Learning for Predicting Chaos
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.13422v1
- Date: Thu, 11 Jun 2026 14:52:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.858518
- Title: Foundations of Practical Quantum Advantage in Quantum-Informed Machine Learning for Predicting Chaos
- Title（参考訳）: カオス予測のための量子インフォームド機械学習における実用的量子アドバンテージの基礎
- Authors: Maida Wang, Xiao Xue, Minh Chung, Peter V. Coveney,
- Abstract要約: 我々は,量子インフォームド・機械学習における実用的な量子アドバンテージ機構の理論基盤を開発する。
k-インデックス付き高次量子統計事前(Q-Priors)の族は、n_q = kq qubits 上の不変測度の k-点境界をホストする。
重ね合わせと絡み合わせは、n_q 量子ビット上の不変測度の非分解性空間相関をコンパクトに保存する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9150074261545886
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We develop theoretical foundations for a practical quantum-advantage mechanism in quantum-informed machine learning for chaotic dynamical systems. A family of k-indexed higher-order quantum statistical priors (Q-Priors) hosts the k-point marginal of the invariant measure on n_q = kq qubits, extending the single-site construction of prior work. We prove a two-stage advantage. In the representation stage, superposition and entanglement compactly store non-factorisable spatial correlations of the invariant measure on n_q qubits. In the extraction stage, joint Bell measurements on two copies estimate any post hoc Pauli functional with a copy-pair count independent of n_q, whereas any adaptive single-copy protocol for the corresponding full-Pauli read-out requires Omega(2^(n_q)) copies; this is a provable quantum-classical separation in copy-measurement complexity. The two-copy read-out is realised in simulation and on IQM superconducting processors. Two case studies instantiate the mechanism in workflows of independent scientific value: a turbulent channel-flow study in which the two-copy read-out yields a named non-diagonal correlator of the invariant measure (the velocity-direction coherence), and a medium-range weather forecasting workflow on the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts ERA5 reanalysis in which the diagonal k <= 2 Q-Prior steers a Koopman rollout, improves anomaly-correlation skill by 10-39% across 48-240 h lead times, and reduces the long-horizon collapse of rollouts onto a static mean field. The two conditions of our practical-advantage definition are met at complementary levels, identifying a candidate route to practical quantum advantage before fault-tolerant hardware.
- Abstract（参考訳）: カオス力学系のための量子情報処理機械学習における実用的な量子アドバンテージ機構の理論基盤を開発する。
k-進高階量子統計事前(Q-Priors)の族は、n_q = kq qubits 上の不変測度の k-点境界をホストし、先行作業の単一サイト構成を拡張する。
私たちは二段階の優位性を証明する。
表現段階において、重ね合わせと絡み合わせは、n_q 量子ビット上の不変測度の非分解可能空間相関をコンパクトに記憶する。
抽出段階において、2つのコピーのジョイントベル測定は、コピー対数を持つポストホックパウリ関数をn_qとは独立に推定する一方、対応するフルパウリ読み出しのための適応的な単一コピープロトコルは、Omega(2^(n_q))コピーを必要とする。
2コピーの読み出しは、シミュレーションとIQM超伝導プロセッサで実現されている。
2つのケーススタディは、独立した科学的価値のワークフローにおけるメカニズムをインスタンス化する: 2つのコピー読み出しが不変測度(速度方向コヒーレンス)の命名された非対角的相関子を生じる乱流チャネルフロー研究と、対角 k <= 2 Q-Prior steers a Koopman ロールアウトの対角 k <= 2 Q-Prior steers a Koopman ロールアウトを解析し、48-240hのリードタイムで異常相関スキルを10-39%向上し、ロールアウトの経時的崩壊を減少させる中距離気象予測ワークフロー。
実用アドバンテージ定義の2つの条件は相補的なレベルで満たされ、フォールトトレラントハードウェアより前の実用的な量子優位性への候補経路が特定される。
関連論文リスト
- Quantum resource reduction for quantum-centric supercomputing via correlated mean-field downfolding framework [0.0]
1体Mller-Plesset 2次摂動理論(OBMP2)に基づく1体ダウンフォールディング(OBDF)を組み合わせたハイブリッド量子古典法を提案する。
我々は OBDF-SQD を cc-pVDZ ベースで ceH6 鎖, 環, 格子系および ceN2 分子の曲線上でベンチマークし, 標準手法と活性空間 SQD (CAS-SQD) との比較を行った。
単体ダウンフォールディング補正の単純さは、既存の量子埋め込みにおける周期的固体へのアプローチを簡単にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-05-09T04:22:32Z) - Convergence of sample-based quantum diagonalization on a variable-length cuprate chain [0.17499351967216337]
2から6個の酸化銅プラケットからなる可変長分子の最小分子軌道ベースでのスケーリングについて検討する。
その結果,全接続性の実現,SQDアルゴリズムの拡張順序の向上,Hartree-Fock分子軌道ベースの採用などにより,サンプリングボトルネックを克服する上で重要な役割を担っていることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-04T16:30:42Z) - Quantum Data Learning of Topological-to-Ferromagnetic Phase Transitions in the 2+1D Toric Code Loop Gas Model [4.7898251057059795]
量子データ学習(QDL)は、量子状態から直接物理的な洞察を抽出するフレームワークを提供する。
本稿では、磁場中の2+1次元トーリック・コード・ループ・ガスモデルにQDL手法を適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-20T23:21:15Z) - Quantum Sequential Universal Hypothesis Testing [62.751483592497806]
量子仮説テスト(QHT)は、未知の量子状態の統計的推測に関するものである。
本稿では, 量子シーケンシャルユニバーサルテスト(QSUT)を紹介し, 合成仮説の一般的な場合において, シーケンシャルQHTのための新しいフレームワークを提案する。
QSUTは普遍的推論に基づいて構築され、仮説空間の探索を目的とした適応的局所測定と、最大判別に最適化された共同測定とを交互に行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-08-29T12:50:04Z) - QAMA: Scalable Quantum Annealing Multi-Head Attention Operator for Deep Learning [48.12231190677108]
QAMA(Quantum Annealing Multi-Head Attention)は、エネルギーベースのハミルトン最適化問題として注目を集める新しいドロップイン演算子である。
この枠組みでは、トークン相互作用を二項二項項に符号化し、低エネルギー構成の探索に量子アニールを用いる。
経験的に、自然言語と視覚のベンチマークによる評価は、タスク全体にわたって、標準的なマルチヘッドの注意から少なくとも2.7ポイントの精度が低下していることを示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-15T11:29:09Z) - Extending Quantum Perceptrons: Rydberg Devices, Multi-Class Classification, and Error Tolerance [67.77677387243135]
量子ニューロモーフィックコンピューティング(QNC)は、量子計算とニューラルネットワークを融合して、量子機械学習(QML)のためのスケーラブルで耐雑音性のあるアルゴリズムを作成する
QNCの中核は量子パーセプトロン(QP)であり、相互作用する量子ビットのアナログダイナミクスを利用して普遍的な量子計算を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-13T23:56:20Z) - Quantum-centric computation of molecular excited states with extended sample-based quantum diagonalization [0.0]
分子電子構造のシミュレーションは、量子デバイスの重要な応用である。
サンプルベース量子対角化(SQD)アルゴリズムを拡張し、低分子励起状態を決定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-01T09:33:08Z) - Quantum Davidson Algorithm for Excited States [42.666709382892265]
基底状態と励起状態の両方に対処するために量子クリロフ部分空間(QKS)法を導入する。
固有状態の残余を使ってクリロフ部分空間を拡大し、コンパクトな部分空間を定式化し、正確な解と密接に一致させる。
量子シミュレータを用いて、様々なシステムの励起状態特性を探索するために、新しいQDavidsonアルゴリズムを用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-22T15:03:03Z) - Interactive Protocols for Classically-Verifiable Quantum Advantage [46.093185827838035]
証明者と検証者の間の「相互作用」は、検証可能性と実装のギャップを埋めることができる。
イオントラップ量子コンピュータを用いた対話型量子アドバンストプロトコルの最初の実装を実演する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-09T19:00:00Z) - Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum
Gates with Two Dark Paths in a Trapped Ion [41.36300605844117]
共振駆動を持つ4レベル系をベースとした171mathrmYb+$イオンを捕捉した2つの暗い経路に非断熱型ホロノミック単一量子ゲートを示す。
現在の実験技術では、非自明なホロノミック2量子ビット量子ゲートも実現可能である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-19T06:57:50Z)
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。