論文の概要: Liouvillian Response for Temporal Information in Quantum Reservoir Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.23429v1
- Date: Sun, 20 Sep 2026 07:49:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-22 20:29:00.816651
- Title: Liouvillian Response for Temporal Information in Quantum Reservoir Computing
- Title（参考訳）: 量子貯留層計算における時空間情報に対するリウビリアン応答
- Abstract要約: オープン量子システムは、量子貯水池コンピューティングにおける時間情報処理のための物理基板を提供する。
ここでは、Liouvillianのダイナミクスを直接タスクパフォーマンスに接続する、微視的な応答対パフォーマンスフレームワークを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Open quantum systems offer a physical substrate for temporal information processing in quantum reservoir computing, yet the microscopic mechanisms linking their dynamics to computational performance remain unclear. Here we establish a microscopic response-to-performance framework that connects Liouvillian dynamics directly to task performance. We decompose observable Volterra weights as $W^{(q)}=BH^{(q)}$, separating internal input-history pathways from their readout visibility, and show that a dynamical response contributes to a task only if it is input-generated, readout-visible, target-correlated, and resolvable above the regularization scale. This framework reveals how Liouvillian modes govern the retention and propagation of task-relevant information, while symmetries determine which components remain visible to the readout. It further establishes how distinct covariance modes encode different temporal information structures and how system parameters and processing protocols can reshape their contributions to improve QRC performance. Thermalization drives the reservoir from processing that retains input history to a response dominated by the most recent input before regularization suppresses the residual information. We finally show that weak measurement can activate task-relevant covariance modes by lifting symmetry-imposed channel equivalence, whereas delayed feedback creates controlled return pathways for historical information. These results establish a microscopic connection between open-system dynamics and computational performance, providing principles for engineering task-relevant information flow in quantum reservoirs.
- Abstract（参考訳）: オープン量子システムは、量子貯水池計算における時間情報処理のための物理基板を提供するが、その力学と計算性能を結びつける顕微鏡機構はいまだ不明である。
ここでは、Liouvillianのダイナミクスを直接タスクパフォーマンスに接続する、微視的な応答対パフォーマンスフレームワークを確立する。
可観測ボルテラ重みを$W^{(q)}=BH^{(q)}$と分解し、内部の入力履歴経路を可視性から切り離し、動的応答がタスクに寄与することを示す。
このフレームワークは、リウヴィリアモードがタスク関連情報の保持と伝播をいかに制御するかを明らかにし、対称性はどのコンポーネントが読み出し時に見えるかを決定する。
さらに、異なる時間的情報構造をコード化する共分散モードや、システムパラメータや処理プロトコルがQRCのパフォーマンスを改善するために、どのようにコントリビューションを再形成できるかを確立する。
熱化は、残余情報を抑制する前に、入力履歴を保持する処理から最新の入力に支配される応答へと、貯水池を駆動する。
また, 遅延フィードバックは, 履歴情報に対する制御された戻り経路を生成する一方で, 対称性を付与したチャネル等価性を持ち上げることで, タスク関連共分散モードを活性化できることを示す。
これらの結果は、オープンシステム力学と計算性能の微視的な関係を確立し、量子貯水池における工学的タスク関連情報フローの原理を提供する。
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