論文の概要: Quantum-classical neurons upgraded with optical spin qubits for advanced computing and networking architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.11992v1
• Date: Mon, 13 Jul 2026 15:46:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:29.920735
• Title: Quantum-classical neurons upgraded with optical spin qubits for advanced computing and networking architectures
• Title（参考訳）: 光スピン量子ビットを用いた量子古典ニューロンの高度計算とネットワークアーキテクチャへの応用
• Authors: Osama M. Nayfeh,
• Abstract要約: メモリコンポーネントを内蔵したハードウェアは、大規模なニューラルネットワークを実装する上で重要な技術である。 光スピン量子ビットと統合された光電子量子古典ニューロンを実験的に測定した。 我々は、ニューロンと光量子ビットスピンの相互作用を考慮したシステムのための量子モデルを導出する。
• 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: Hardware neurons incorporating built-in memory components are critical technologies for implementing large scale neural networks that exhibit adaptive-itinerant behavior and produce biological-inspired spiking patterns that match neuroscience known operations (1). Moreover, neurons capable of full quantum information processing through their qubit states and quantum trajectory provides capability for hybrid quantum-classical operations through the level of coherence/entanglement and non-Markovianity (2,3). These attributes further contribute to solving complex quantum mechanical problems by providing a rich and diverse group for expressing quantum neural states. Upgrading these hardware neurons now with optical spin qubits excitable with pulsed laser excitation in the near infrared and designed from negatively charged silicon vacancies in semiconductor silicon carbide (4) and Neodymium rare earth ions in the superconducting Niobium/Niobium oxide film (5) that form the memory provides access to the unique spin Hamiltonian that considers electronic and nuclear interactions. In this manuscript, we experimentally measure opto-electronic quantum-classical neurons integrated with a optical spin qubit and examine how tailored neuronal spiking sequences drive the photoluminescence oscillations and modulate the quantum spin transitions. We derive a quantum model for the system that considers the interaction between the neuron and optical qubit spin and perform calculations to project how quantum computing operations are expandable across the state space in the quantum-classical neuron and spin qubit system. For example, the resulting impact on the neuron quantum states where the strength is adjustable due to dynamical memory changes. These results are critical for realizing hardware neurons with quantum optical capabilities and inspired by the existence in biology of biophotons.
• Abstract（参考訳）: 内蔵メモリコンポーネントを組み込んだハードウェアニューロンは、適応性に富んだ振る舞いを示し、神経科学の既知の操作と一致する生物学的にインスパイアされたスパイクパターンを生成する、大規模ニューラルネットワークを実装するための重要な技術である。 さらに、量子ビット状態と量子軌道を通した完全な量子情報処理が可能なニューロンは、コヒーレンス/アンタングルメントと非マルコビアン性(2,3)のレベルを通したハイブリッド量子古典演算の機能を提供する。 これらの属性は、量子神経状態を表現するための豊富で多様なグループを提供することによって、複雑な量子力学問題の解決にも貢献する。 現在、これらのハードウェアニューロンを近赤外線でパルスレーザー励起で励起可能な光スピン量子ビットでアップグレードし、半導体シリコンカルバイド(4)の負電荷シリコン空孔と超伝導窒化ニオブ/酸化ニオブ膜(5)のネオジム希土類イオンから設計している。 本稿では,光スピン量子ビットと統合された光電子量子古典ニューロンを実験的に測定し,光ルミネッセンス振動を制御し,量子スピン遷移を変調する方法について検討する。 我々は、ニューロンと光量子ビットスピンの相互作用を考察し、量子コンピューティングの操作が量子古典的ニューロンとスピン量子ビット系の状態空間にわたってどのように拡張可能であるかを予測するための計算を行うシステムのための量子モデルを導出した。 例えば、力学記憶の変化により強度が調整可能なニューロン量子状態への影響が生じる。 これらの結果は、量子光学能力を持つハードウェアニューロンの実現に不可欠であり、バイオフォトンの存在に触発されている。

関連論文リスト

• Canonical quantization of neurons [51.809748057605184]
  我々は、機械学習の基本計算プリミティブであるニューロンに正準量子化を適用する。 我々は,学習と評価のためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを開発した。 我々の研究は、量子機械学習プリミティブを構築するための原則的なフレームワークとして、標準量子化を確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-07-06T12:39:06Z)
• Quantum control in artificial neurons with superconductor-ionic memory inserted in the feedback [2.2264226961225004]
  イオンハフニウム酸化物とニオブ金属の4.2nmを用いた量子トンネルメモリを用いた実験的人工ニューロン ネットワーク化されると、強い並行性で出力する。 4つの人工ニューロンの学習ネットワークを実験的に実証し,信号の校正と変調を行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-01T20:54:42Z)
• A Quantum-Classical Model of Brain Dynamics [62.997667081978825]
  混合ワイル記号は、脳の過程を顕微鏡レベルで記述するために用いられる。 プロセスに関与する電磁場とフォノンモードは古典的または半古典的に扱われる。 ゼロ点量子効果は、各フィールドモードの温度を制御することで数値シミュレーションに組み込むことができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-17T15:16:21Z)
• All-Optical Nuclear Quantum Sensing using Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond [52.77024349608834]
  マイクロ波または高周波駆動は、量子センサーの小型化、エネルギー効率、非侵襲性を著しく制限する。 我々は、コヒーレント量子センシングに対する純粋に光学的アプローチを示すことによって、この制限を克服する。 この結果から, 磁気学やジャイロスコープの応用において, 量子センサの小型化が期待できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-14T08:34:11Z)
• Blueprint of optically addressable molecular network for quantum circuit architecture [14.72755140689925]
  光学的に対応可能なスピンを持つ分子は、量子コンピューティングに優れたポテンシャルを持つことが示されている。 二次元分子ネットワークとプログラム可能なナノフォトニクスを統合した量子回路の青写真が提案された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-11T10:41:54Z)
• Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
  我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。 本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z)
• Parametrized constant-depth quantum neuron [56.51261027148046]
  本稿では,カーネルマシンをベースとした量子ニューロン構築フレームワークを提案する。 ここでは、指数的に大きい空間にテンソル積特徴写像を適用するニューロンについて述べる。 パラメトリゼーションにより、提案されたニューロンは、既存のニューロンが適合できない基礎となるパターンを最適に適合させることができることが判明した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-25T04:57:41Z)
• Experimental quantum memristor [0.5396401833457565]
  我々は、集積フォトニクスと単一光子に作用する新しい量子光学メムリスタを、実験的に導入し、実証する。 私たちのデバイスは、即時および短期的な量子ニューロモルフィックアーキテクチャの構築ブロックになる可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-11T08:42:14Z)
• Design of Light-Matter Interactions for Quantum Technologies [0.0]
  我々は、量子コンピューティング、量子シミュレーション、および量子センシングの応用に適した効果的な光-物質相互作用を創出できる放射線パターンを設計する。 一方,我々は動的デカップリング技術を用いて,環境・制御分野のエラーに対して堅牢な量子演算を設計している。 一方、光-物質相互作用の一般化モデルについて研究し、ラビ・スタークモデルにおける選択的な多光子相互作用の発見につながった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-27T21:30:36Z)

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。