1Центр квантових досліджень, Інститут технологічних інновацій, Абу-Дабі, ОАЕ
2Departament de Física Quantica i Astrofísica та Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Universitat de Barcelona, Барселона, Іспанія.
3Відділ теоретичної фізики, CERN, CH-1211 Geneva 23, Швейцарія.
4Інститут фізики Національного університету Ян Мін Чіао Тун, Сіньчжу 30010, Тайвань.
5TIF Lab, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano та INFN Sezione di Milano, Мілан, Італія.
Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.
абстрактний
Ми пропонуємо й оцінюємо альтернативну архітектуру квантового генератора в контексті генеративного змагального навчання для генерації подій Монте-Карло, що використовується для моделювання процесів фізики елементарних частинок на Великому адронному колайдері (LHC). Ми перевіряємо цю методологію, реалізуючи квантову мережу на штучних даних, згенерованих із відомих основних розподілів. Потім мережа застосовується до наборів даних, згенерованих методом Монте-Карло, про конкретні процеси розсіювання LHC. Нова архітектура квантового генератора веде до узагальнення найсучасніших реалізацій, досягаючи менших розбіжностей Кульбака-Лейблера навіть із мережами малої глибини. Крім того, квантовий генератор успішно вивчає базові функції розподілу, навіть якщо навчається з невеликими наборами навчальних вибірок; це особливо цікаво для програм збільшення даних. Ми розгортаємо цю нову методологію на двох різних архітектурах квантового обладнання, технологіях захоплених іонів і надпровідних технологіях, щоб перевірити її незалежну від апаратного забезпечення життєздатність.
Рекомендоване зображення: ліворуч схематичні етапи навчання style-qGAN. Праворуч розподіли граничних вибірок для фізичних спостережуваних, s, t, y у pp -> ttbar виробництва на LHC для моделі style-qGAN.
► Дані BibTeX
► Список літератури
[1] Дж. Прескілл, Квант 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[2] Ф. Аруте, К. Ар’я, Р. Беббуш, Д. Бекон, Дж. К. Бардін, Р. Барендс, Р. Бісвас, С. Бойшо, FGSL Брандао, Д. А. Буелл та ін., Nature 574, 505 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[3] Х.-С. Чжун, Х. Ван, Ю.-Х. Ден, М.-К. Чен, Л.-К. Пен, Ю.-Х. Луо, Дж. Цінь, Д. Ву, X. Дін, Ю. Ху та ін., Science 370, 1460 (2020).
https:///doi.org/10.1126/science.abe8770
[4] M. Cerezo, A. Arrasmith, R. Babbush, SC Benjamin, S. Endo, K. Fujii, JR McClean, K. Mitarai, X. Yuan, L. Cincio та ін., Nature Reviews Physics 3, 625–644 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42254-021-00348-9
[5] K. Bharti, A. Cervera-Lierta, TH Kyaw, T. Haug, S. Alperin-Lea, A. Anand, M. Degroote, H. Heimonen, JS Kottmann, T. Menke, W.-K. Мок, С. Сім, Л.-К. Квек та А. Аспуру-Гузік, Огляди сучасної фізики 94, 015004 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.94.015004
[6] Дж. Біамонте, П. Віттек, Н. Панкотті, П. Ребентрост, Н. Вібе та С. Ллойд, Nature 549, 195 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23474
[7] М. Шульд і Ф. Петруччоне, Кероване навчання за допомогою квантових комп’ютерів, том. 17 (Springer, 2018).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-96424-9
[8] N. Wiebe, D. Braun і S. Lloyd, Physical Review Letters 109, 050505 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.050505
[9] С. Ллойд, М. Мохсені та П. Ребентрост, препринт arXiv arXiv:1307.0411 (2013).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1307.0411
arXiv: 1307.0411
[10] П. Ребентрост, М. Мохсені та С. Ллойд, Physical Review Letters 113, 130503 (2014).
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.113.130503
[11] І. Керенідіс та А. Пракаш, Physical Review A 101, 022316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.022316
[12] AW Harrow, A. Hassidim і S. Lloyd, Physical Review Letters 103, 150502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502
[13] М. Бенедетті, Е. Ллойд, С. Сак і М. Фіорентіні, Квантова наука і технологія 4, 043001 (2019a).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab4eb5
[14] С. Сім, П. Д. Джонсон і А. Аспуру-Гузік, Advanced Quantum Technologies 2, 1900070 (2019).
https:///doi.org/10.1002/qute.201900070
[15] C. Bravo-Prieto, J. Lumbreras-Zarapico, L. Tagliacozzo та JI Latorre, Quantum 4, 272 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-05-28-272
[16] M. Larocca, N. Ju, D. García-Martín, PJ Coles і M. Cerezo, препринт arXiv arXiv:2109.11676 (2021).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2109.11676
arXiv: 2109.11676
[17] M. Schuld, R. Sweke та JJ Meyer, Physical Review A 103, 032430 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.032430
[18] Т. Гото, К. Х. Тран і К. Накадзіма, Physical Review Letters 127, 090506 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.090506
[19] A. Pérez-Salinas, D. López-Núñez, A. García-Sáez, P. Forn-Díaz і JI Latorre, Physical Review A 104, 012405 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.104.012405
[20] V. Havlíček, AD Córcoles, K. Temme, AW Harrow, A. Kandala, JM Chow, and JM Gambetta, Nature 567, 209 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-0980-2
[21] М. Шульд, А. Бочаров, К. М. Своре та Н. Вібе, Physical Review A 101, 032308 (2020).
https:///doi.org/10.1103/physreva.101.032308
[22] A. Pérez-Salinas, A. Cervera-Lierta, E. Gil-Fuster і JI Latorre, Quantum 4, 226 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-02-06-226
[23] T. Dutta, A. Pérez-Salinas, JPS Cheng, JI Latorre та M. Mukherjee, Physical Review A 106, 012411 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012411
[24] Дж. Ромеро, Дж. П. Олсон та А. Аспуру-Гузік, Квантова наука та технологія 2, 045001 (2017).
https:///doi.org/10.1088/2058-9565/aa8072
[25] A. Pepper, N. Tischler і GJ Pryde, Physical Review Letters 122, 060501 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.060501
[26] C. Bravo-Prieto, Machine Learning: Science and Technology 2, 035028 (2021).
https:///doi.org/10.1088/2632-2153/ac0616
[27] C. Cao і X. Wang, Physical Review Applied 15, 054012 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.054012
[28] М. Бенедетті, Д. Гарсія-Пінтос, О. Пердомо, В. Лейтон-Ортега, Ю. Нам і А. Пердомо-Ортіс, npj Квантова інформація 5, 1 (2019b).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0157-8
[29] KE Hamilton, EF Dumitrescu та RC Pooser, Physical Review A 99, 062323 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062323
[30] Б. Койл, Д. Міллс, В. Данос і Е. Кашефі, npj Квантова інформація 6, 1 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00288-9
[31] П.-Л. Dallaire-Demers і N. Killoran, Physical Review A 98, 012324 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.012324
[32] S. Lloyd і C. Weedbrook, Physical Review Letters 121, 040502 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.040502
[33] І. Гудфеллоу, Дж. Пуже-Абаді, М. Мірза, Б. Сю, Д. Варде-Фарлі, С. Озаїр, А. Курвіль та Ю. Бенгіо, Повідомлення ACM 63, 139–144 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3422622
[34] C. Zoufal, A. Lucchi та S. Woerner, npj Quantum Information 5, 1 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0223-2
[35] Дж. Цзен, Ю. Ву, Дж.-Г. Лю, Л. Ван і Дж. Ху, Physical Review A 99, 052306 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052306
[36] H. Situ, Z. He, Y. Wang, L. Li та S. Zheng, Information Sciences 538, 193 (2020).
https:///doi.org/10.1016/j.ins.2020.05.127
[37] Л. Ху, С.-Х. Ву, В. Цай, Ю. Ма, X. Му, Ю. Сю, Х. Ван, Ю. Сонг, Д.-Л. Ден, К.-Л. Zou та ін., Наукові досягнення 5, eaav2761 (2019).
https:///doi.org/10.1126/sciadv.aav2761
[38] М. Бенедетті, Е. Грант, Л. Воссніг і С. Северіні, New Journal of Physics 21, 043023 (2019c).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab14b5
[39] Дж. Ромеро та А. Аспуру-Гузік, Advanced Quantum Technologies 4, 2000003 (2021).
https:///doi.org/10.1002/qute.202000003
[40] MY Niu, A. Zlokapa, M. Broughton, S. Boixo, M. Mohseni, V. Smelyanskyi та H. Neven, Physical Review Letters 128, 220505 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220505
[41] Т. Каррас, С. Лейн і Т. Ейла, Транзакції IEEE з аналізу шаблонів і машинного інтелекту 43, 4217 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TPAMI.2020.2970919
[42] A. Pérez-Salinas, J. Cruz-Martinez, AA Alhajri та S. Carrazza, Physical Review D 103, 034027 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.103.034027
[43] В. Гуань, Г. Пердью, А. Песах, М. Шульд, К. Тераші, С. Валлекорса та Ж.-Р. Влімант, Машинне навчання: Наука та технології 2, 011003 (2021).
https:///doi.org/10.1088/2632-2153/abc17d
[44] SY Chang, S. Vallecorsa, EF Combarro та F. Carminati, препринт arXiv arXiv:2101.11132 (2021a).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2101.11132
arXiv: 2101.11132
[45] SY Chang, S. Herbert, S. Vallecorsa, EF Combarro та R. Duncan, EPJ Web of Conferences 251, 03050 (2021b).
https:///doi.org/10.1051/epjconf/202125103050
[46] V. Belis, S. González-Castillo, C. Reissel, S. Vallecorsa, EF Combarro, G. Dissertori та F. Reiter, EPJ Web of Conferences 251, 03070 (2021).
https:///doi.org/10.1051/epjconf/202125103070
[47] GR Khattak, S. Vallecorsa, F. Carminati та GM Khan, The European Physical Journal C 82, 1 (2022).
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10258-4
[48] П. Балді, Л. Блечер, А. Баттер, Дж. Колладо, Дж. Н. Ховард, Ф. Кейлбах, Т. Плен, Г. Касєчка та Д. Вайтсон, препринт arXiv arXiv:2012.11944 (2021).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2012.11944
arXiv: 2012.11944
[49] М. Бекс, А. Баттер, Т. Плен і Р. Вінтерхолдер, SciPost Physics 10, 89 (2021).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.10.4.089
[50] А. Баттер і Т. Плен, у «Штучному інтелекті для фізики високих енергій» (World Scientific, 2022) стор. 191–240.
https:///doi.org/10.1142/9789811234033_0007
[51] A. Butter, S. Diefenbacher, G. Kasieczka, B. Nachman і T. Plehn, SciPost Physics 10, 139 (2021).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.10.6.139
[52] А. Баттер, Т. Плен і Р. Вінтерхолдер, SciPost Physics Core 3, 9 (2020).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhysCore.3.2.009
[53] М. Белладженте, А. Баттер, Г. Касєчка, Т. Плен і Р. Вінтерхалдер, SciPost Physics 8, 70 (2020).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.8.4.070
[54] А. Баттер, Т. Плен і Р. Вінтерхолдер, SciPost Physics 7, 75 (2019).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.7.6.075
[55] S. Efthymiou, S. Ramos-Calderer, C. Bravo-Prieto, A. Pérez-Salinas, D. García-Martín, A. Garcia-Saez, JI Latorre, and S. Carrazza, Quantum Science and Technology 7, 015018 ( 2021a).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac39f5
[56] S. Efthymiou, S. Carrazza, S. Ramos, bpcarlos, Adrian PerezSalinas, D. García-Martín, Paul, J. Serrano та atomicprinter, qiboteam/qibo: Qibo 0.1.6-rc1 (2021b).
https:///doi.org/10.5281/zenodo.5088103
[57] M. Abadi, A. Agarwal, P. Barham, E. Brevdo, Z. Chen, C. Citro, GS Corrado, A. Davis, J. Dean, M. Devin та ін., TensorFlow: великомасштабне машинне навчання про гетерогенні системи (2015), програмне забезпечення доступне на tensorflow.org.
https:///www.tensorflow.org/
[58] afrancis heplat, C. Bravo-Prieto, S. Carrazza, M. Cè, J. Baglio та dm grabowska, Qti-th/style-qgan: v1.0.0 (2021).
https:///doi.org/10.5281/zenodo.5567077
[59] MD Zeiler, препринт arXiv arXiv:1212.5701 (2012).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1212.5701
arXiv: 1212.5701
[60] М. Осташевський, Е. Грант і М. Бенедетті, Квант 5, 391 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-01-28-391
[61] S. Kullback і RA Leibler, The Annals of Mathematical Statistics 22, 79 (1951).
https:///doi.org/10.1214/aoms/1177729694
[62] М. Фрід-Адар, Е. Кланг, М. Амітай, Дж. Голдбергер і Х. Грінспен, у 2018 р. 15-й Міжнародний симпозіум IEEE з біомедичної візуалізації (ISBI 2018) (2018) стор. 289–293.
https:///doi.org/10.1109/ISBI.2018.8363576
[63] FHK dos Santos Tanaka та C. Aranha, препринт arXiv arXiv:1904.09135 (2019).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1904.09135
arXiv: 1904.09135
[64] J. Alwall, R. Frederix, S. Frixione, V. Hirschi, F. Maltoni, O. Mattelaer, HS Shao, T. Stelzer, P. Torrielli та M. Zaro, Journal of High Energy Physics 07, 079 (2014) ).
https:///doi.org/10.1007/JHEP07(2014)079
[65] Р. Фредерікс, С. Фріксіоне, В. Хірші, Д. Пагані, Г. С. Шао та М. Заро, Journal of High Energy Physics 07, 185 (2018).
https:///doi.org/10.1007/JHEP07(2018)185
[66] І.-К. Yeo and RA Johnson, Biometrika 87, 954 (2000).
https:///doi.org/10.1093/biomet/87.4.954
[67] Ф. Педрегоза, Г. Варокво, А. Грамфор, В. Мішель, Б. Тіріон, О. Грізель, М. Блондель, П. Преттенгофер, Р. Вайс, В. Дюбур, Ж. Вандерплас, А. Пассос, Д. Курнапо, М. Брюше, М. Перро та Е. Дюшене, Journal of Machine Learning Research 12, 2825–2830 (2011).
https:///dl.acm.org/doi/10.5555/1953048.2078195
[68] Г. Александрович, Т. Александер, П. Баркуцос, Л. Белло, Ю. Бен-Хаїм, Д. Бучер, Ф. Дж. Кабрера-Ернандес, Дж. Карбальо-Франкіс, А. Чен, К.-Ф. Чен та ін., Qiskit: фреймворк з відкритим кодом для квантових обчислень (2019).
https:///doi.org/10.5281/zenodo.2562111
Цитується
[1] Тревіс С. Хамбл, Андреа Дельгадо, Рафаель Пузер, Крістофер Сек, Раян Беннінк, Вісенте Лейтон-Ортега, К.-К. Джозеф Ван, Юджин Думітреску, Тітус Морріс, Кетлін Гамільтон, Дмитро Лях, Прасанна Дейт, Ян Ван, Ніколас А. Пітерс, Кетрін Дж. Еванс, Марсель Демарто, Алекс Маккаскі, Тіен Нгуєн, Сьюзен Кларк, Мелісса Ревіль, Альберто Ді Мельо, Мікеле Гроссі, Софія Валлекорса, Керстін Боррас, Карл Янсен і Дірк Крюкер, «Офіційна книга Snowmass: квантові обчислювальні системи та програмне забезпечення для досліджень фізики високих енергій», arXiv: 2203.07091.
[2] Андреас Адельманн, Уолтер Гопкінс, Евангелос Курлітіс, Майкл Каган, Грегор Касєчка, Клаудіус Краузе, Девід Ши, Вінісіус Мікуні, Бенджамін Нахман, Кевін Педро та Деніел Вінкленер, «Нові напрямки для сурогатних моделей і диференційованого програмування для фізики високих енергій». симуляція детектора”, arXiv: 2203.08806.
[3] Андреа Дельгадо, Кетлін Е. Гамільтон, Прасанна Дейт, Жан-Рох Влімант, Дуарте Магано, Яссер Омар, Педраме Баргасса, Ентоні Френсіс, Алессіо Джанелле, Лоренцо Сестіні, Донателла Луккезі, Давіде Зуліані, Давіде Нікотра, Жакко де Фріз, Домініка Дібенедетто, Міріам Лусіо Мартінес, Едуардо Родрігес, Карлос Васкес Сьєрра, Софія Валлекорса, Джессі Талер, Карлос Браво-Прієто, су Йон Чанг, Джеффрі Лазар і Карлос А. Аргуеллес, «Квантові обчислення для аналізу даних у фізиці високих енергій» , arXiv: 2203.08805.
[4] Юйсюань Ду, Чжуочжо Ту, Буцзяо Ву, Сяо Юань і Дачен Тао, «Сила квантового генеративного навчання», arXiv: 2205.04730.
[5] Стефано Каррацца, Ставрос Ефтіміу, Марко Лазарін та Андреа Паскуале, «Модульна структура з відкритим кодом для квантових обчислень», arXiv: 2202.07017.
[6] Сандра Нгуемто та Вісенте Лейтон-Ортега, «Re-QGAN: оптимізована конкурентна система навчання квантових схем», arXiv: 2208.02165.
[7] Габріеле Альярді, Мікеле Гроссі, Матьє Пеллен та Енріко Праті, «Квантова інтеграція процесів елементарних частинок», Physics Letters B 832, 137228 (2022).
[8] Джек Й. Араз і Майкл Спанновскі, «Класичний проти квантового: порівняння квантових схем на основі тензорної мережі на даних LHC», arXiv: 2202.10471.
[9] Андреа Дельгадо та Кетлін Е. Гамільтон, «Неконтрольоване навчання квантових схем у фізиці високих енергій», arXiv: 2203.03578.
[10] Сулейман Алві, Крістіан Бауер і Бенджамін Нахман, «Виявлення квантових аномалій для фізики коллайдерів», arXiv: 2206.08391.
[11] Оріел Кісс, Мікеле Гроссі, Енріке Кайомовіц і Софія Валлекорса, «Умовна машина Борна для створення подій Монте-Карло», arXiv: 2205.07674.
Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2022-08-18 08:19:35). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.
On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2022-08-18 08:19:33).
Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.
