1Trung tâm nghiên cứu lượng tử, Viện đổi mới công nghệ, Abu Dhabi, UAE
2Departament de Física Quàntica i Astrofísica và Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB), Đại học Barcelona, Barcelona, Tây Ban Nha.
3Khoa Vật lý Lý thuyết, CERN, CH-1211 Geneva 23, Thụy Sĩ.
4Viện Vật lý, Đại học Quốc gia Yang Ming Chiao Tung, Hsinchu 30010, Đài Loan.
5Phòng thí nghiệm TIF, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano và INFN Sezione di Milano, Milan, Ý.
Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.
Tóm tắt
Chúng tôi đề xuất và đánh giá một kiến trúc máy phát lượng tử thay thế trong bối cảnh học tập đối nghịch tổng quát để tạo sự kiện Monte Carlo, được sử dụng để mô phỏng các quá trình vật lý hạt tại Máy gia tốc hạt lớn (LHC). Chúng tôi xác thực phương pháp này bằng cách triển khai mạng lượng tử trên dữ liệu nhân tạo được tạo từ các bản phân phối cơ bản đã biết. Sau đó, mạng này được áp dụng cho các bộ dữ liệu do Monte Carlo tạo ra về các quy trình tán xạ LHC cụ thể. Kiến trúc bộ tạo lượng tử mới dẫn đến sự khái quát hóa các triển khai tiên tiến nhất, đạt được các phân kỳ Kullback-Leibler nhỏ hơn ngay cả với các mạng có độ sâu nông. Hơn nữa, trình tạo lượng tử học thành công các hàm phân phối cơ bản ngay cả khi được đào tạo với các tập mẫu đào tạo nhỏ; điều này đặc biệt thú vị đối với các ứng dụng tăng cường dữ liệu. Chúng tôi triển khai phương pháp mới này trên hai kiến trúc phần cứng lượng tử khác nhau, công nghệ bẫy ion và siêu dẫn, để kiểm tra khả năng tồn tại độc lập với phần cứng của nó.
Hình ảnh nổi bật: Ở bên trái, sơ đồ các bước liên quan đến quá trình đào tạo style-qGAN. Ở bên phải, các phân phối mẫu cận biên cho các vật thể quan sát vật lý, s, t, y trong pp -> sản xuất ttbar tại LHC cho mô hình style-qGAN.
► Dữ liệu BibTeX
► Tài liệu tham khảo
[1] J. Preskill, Lượng tử 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[2] F. Arute, K. Arya, R. Babbush, D. Bacon, JC Bardin, R. Barends, R. Biswas, S. Boixo, FGSL Brandao, DA Buell, và cộng sự, Nature 574, 505 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[3] H.-S. Zhong, H. Wang, Y.-H. Đặng, M.-C. Chen, L.-C. Bành, Y.-H. Luo, J. Qin, D. Wu, X. Ding, Y. Hu, và cộng sự, 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, et al., 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. Mok, S. Sim, L.-C. Kwek, và A. Aspuru-Guzik, Nhận xét về Vật lý Hiện đại 94, 015004 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.94.015004
[6] J. Biamonte, P. Wittek, N. Pancotti, P. Rebentrost, N. Wiebe và S. Lloyd, Nature 549, 195 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên23474
[7] M. Schuld và F. Petruccione, Học có giám sát với máy tính lượng tử, Tập. 17 (Mùa xuân, 2018).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-96424-9
[8] N. Wiebe, D. Braun, và S. Lloyd, Physical Review Letters 109, 050505 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.050505
[9] S. Lloyd, M. Mohseni, và P. Rebentrost, bản in sẵn arXiv arXiv:1307.0411 (2013).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1307.0411
arXiv: 1307.0411
[10] P. Rebentrost, M. Mohseni, và S. Lloyd, Physical Review Letters 113, 130503 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physrevlett.113.130503
[11] I. Kerenidis và A. Prakash, Đánh giá vật lý A 101, 022316 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.022316
[12] AW Harrow, A. Hassidim, và S. Lloyd, Physical Review Letters 103, 150502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502
[13] M. Benedetti, E. Lloyd, S. Sack và M. Fiorentini, Khoa học và Công nghệ lượng tử 4, 043001 (2019a).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab4eb5
[14] S. Sim, PD Johnson và A. Aspuru-Guzik, Advanced Quantum Technologies 2, 1900070 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900070
[15] C. Bravo-Prieto, J. Lumbreras-Zarapico, L. Tagliacozzo và JI Latorre, Lượng tử 4, 272 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-05-28-272
[16] M. Larocca, N. Ju, D. García-Martín, PJ Coles, và M. Cerezo, bản in sẵn arXiv arXiv:2109.11676 (2021).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2109.11676
arXiv: 2109.11676
[17] M. Schuld, R. Sweke, và JJ Meyer, Đánh giá vật lý A 103, 032430 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.032430
[18] T. Goto, QH Tran, và K. Nakajima, 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, và 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, và JM Gambetta, Nature 567, 209 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-0980-2
[21] M. Schuld, A. Bocharov, KM Svore và N. Wiebe, Đánh giá vật lý A 101, 032308 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / Physreva.101.032308
[22] A. Pérez-Salinas, A. Cervera-Lierta, E. Gil-Fuster và JI Latorre, Lượng tử 4, 226 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-02-06-226
[23] T. Dutta, A. Pérez-Salinas, JPS Cheng, JI Latorre, và M. Mukherjee, Đánh giá vật lý A 106, 012411 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.012411
[24] J. Romero, JP Olson, và A. Aspuru-Guzik, Khoa học và Công nghệ lượng tử 2, 045001 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aa8072
[25] A. Pepper, N. Tischler và GJ Pryde, Physical Review Letters 122, 060501 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.060501
[26] C. Bravo-Prieto, Học máy: Khoa học và Công nghệ 2, 035028 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088/2632-2153 / ac0616
[27] C. Cao và X. Wang, Tạp chí Vật lý Ứng dụng 15, 054012 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.054012
[28] M. Benedetti, D. Garcia-Pintos, O. Perdomo, V. Leyton-Ortega, Y. Nam, và A. Perdomo-Ortiz, npj Quantum Information 5, 1 (2019b).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0157-8
[29] KE Hamilton, EF Dumitrescu và RC Pooser, Đánh giá vật lý A 99, 062323 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.062323
[30] B. Coyle, D. Mills, V. Danos và E. Kashefi, npj Thông tin lượng tử 6, 1 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00288-9
[31] P.-L. Dallaire-Demers và N. Killoran, Đánh giá vật lý A 98, 012324 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.012324
[32] S. Lloyd và C. Weedbrook, Physical Review Letters 121, 040502 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.040502
[33] I. Goodfellow, J. Pouget-Abadie, M. Mirza, B. Xu, D. Warde-Farley, S. Ozair, A. Courville và Y. Bengio, Truyền thông của ACM 63, 139–144 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3422622
[34] C. Zoufal, A. Lucchi và S. Woerner, npj Thông tin lượng tử 5, 1 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0223-2
[35] J. Zeng, Y. Wu, J.-G. Liu, L. Wang và J. Hu, Đánh giá vật lý A 99, 052306 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052306
[36] H. Situ, Z. He, Y. Wang, L. Li và S. Zheng, Khoa học thông tin 538, 193 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.ins.2020.05.127
[37] L. Hu, S.-H. Wu, W. Cai, Y. Ma, X. Mu, Y. Xu, H. Wang, Y. Song, D.-L. Đặng, C.-L. Zou, và cộng sự, Khoa học tiến bộ 5, eaav2761 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.aav2761
[38] M. Benedetti, E. Grant, L. Wossnig và S. Severini, Tạp chí Vật lý mới 21, 043023 (2019c).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab14b5
[39] J. Romero và A. Aspuru-Guzik, 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, và H. Neven, Physical Review Letters 128, 220505 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.220505
[41] T. Karras, S. Laine và T. Aila, Giao dịch của IEEE về Phân tích mẫu và trí thông minh của máy 43, 4217 (2021).
https:///doi.org/10.1109/TPAMI.2020.2970919
[42] A. Pérez-Salinas, J. Cruz-Martinez, AA Alhajri và S. Carrazza, Đánh giá vật lý D 103, 034027 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevD.103.034027
[43] W. Guan, G. Perdue, A. Pesah, M. Schuld, K. Terashi, S. Vallecorsa, và J.-R. Vlimant, Máy học: Khoa học và Công nghệ 2, 011003 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2632-2153 / abc17d
[44] SY Chang, S. Vallecorsa, EF Combarro, và F. Carminati, bản in sẵn 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, và 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, và F. Reiter, EPJ Web of Conferences 251, 03070 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1051 / epjconf / 202125103070
[47] GR Khattak, S. Vallecorsa, F. Carminati và GM Khan, Tạp chí Vật lý Châu Âu C 82, 1 (2022).
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10258-4
[48] P. Baldi, L. Blecher, A. Butter, J. Collado, JN Howard, F. Keilbach, T. Plehn, G. Kasieczka, và D. Whiteson, bản in lại arXiv arXiv:2012.11944 (2021).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.2012.11944
arXiv: 2012.11944
[49] M. Backes, A. Butter, T. Plehn và R. Winterhalder, SciPost Vật lý 10, 89 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.4.089
[50] A. Butter và T. Plehn, trong Trí tuệ nhân tạo cho Vật lý năng lượng cao (World Science, 2022) trang 191–240.
https: / / doi.org/ 10.1142 / IDIA9789811234033_0007
[51] A. Butter, S. Diefenbacher, G. Kasieczka, B. Nachman và T. Plehn, SciPost Vật lý 10, 139 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.6.139
[52] A. Butter, T. Plehn và R. Winterhalder, SciPost Physics Core 3, 9 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysCore.3.2.009
[53] M. Bellagente, A. Butter, G. Kasieczka, T. Plehn và R. Winterhalder, SciPost Vật lý 8, 70 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.8.4.070
[54] A. Butter, T. Plehn và R. Winterhalder, SciPost Vật lý 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, và S. Carrazza, Khoa học và Công nghệ lượng tử 7, 015018 ( 2021a).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac39f5
[56] S. Efthymiou, S. Carrazza, S. Ramos, bpcarlos, AdrianPerezSalinas, D. García-Martín, Paul, J. Serrano và máy in nguyên tử, 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, et al., TensorFlow: Máy học quy mô lớn trên các hệ thống không đồng nhất (2015), phần mềm có sẵn từ tensorflow.org.
https: / / www.tensorflow.org/
[58] afrancis heplat, C. Bravo-Prieto, S. Carrazza, M. Cè, J. Baglio và dm grabowska, Qti-th/style-qgan: v1.0.0 (2021).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.5567077
[59] MD Zeiler, bản in trước arXiv arXiv:1212.5701 (2012).
https: / / doi.org/ 10.48550 / arXiv.1212.5701
arXiv: 1212.5701
[60] M. Ostaszewski, E. Grant và M. Benedetti, Lượng tử 5, 391 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-01-28-391
[61] S. Kullback và RA Leibler, The Annals of Mathematical Statistics 22, 79 (1951).
https: / / doi.org/ 10.1214 / aoms / 1177729694
[62] M. Frid-Adar, E. Klang, M. Amitai, J. Goldberger và H. Greenspan, trong Hội nghị chuyên đề quốc tế về hình ảnh y sinh lần thứ 2018 của IEEE năm 15 (ISBI 2018) (2018) trang 289–293.
https:///doi.org/10.1109/ISBI.2018.8363576
[63] FHK dos Santos Tanaka và C. Aranha, bản in sẵn 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, và M. Zaro, Tạp chí Vật lý năng lượng cao 07, 079 (2014 ).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP07 (2014) 079
[65] R. Frederix, S. Frixione, V. Hirschi, D. Pagani, HS Shao và M. Zaro, Tạp chí Vật lý năng lượng cao 07, 185 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP07 (2018) 185
[66] I.-K. Yeo và RA Johnson, Biometrika 87, 954 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1093 / biomet / 87.4.954
[67] F. Pedregosa, G. Varoquaux, A. Gramfort, V. Michel, B. Thirion, O. Grisel, M. Blondel, P. Prettenhofer, R. Weiss, V. Dubourg, J. Vanderplas, A. Passos, D. Cournapeau, M. Brucher, M. Perrot và E. Duchesnay, Tạp chí Nghiên cứu Máy học 12, 2825–2830 (2011).
https: / / dl.acm.org/ doi / 10.5555 / 1953048.2078195
[68] G. Aleksandrowicz, T. Alexander, P. Barkoutsos, L. Bello, Y. Ben-Haim, D. Bucher, FJ Cabrera-Hernández, J. Carballo-Franquis, A. Chen, C.-F. Chen, và cộng sự, Qiskit: Khung nguồn mở cho điện toán lượng tử (2019).
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.2562111
Trích dẫn
[1] Travis S. Humble, Andrea Delgado, Raphael Pooser, Christopher Seck, Ryan Bennink, Vicente Leyton-Ortega, C. -C. Joseph Wang, Eugene Dumitrescu, Titus Morris, Kathleen Hamilton, Dmitry Lyakh, Prasanna Date, Yan Wang, Nicholas A. Peters, Katherine J. Evans, Marcel Demarteau, Alex McCaskey, Thiên Nguyễn, Susan Clark, Melissa Reville, Alberto Di Meglio, Michele Grossi, Sofia Vallecorsa, Kerstin Borras, Karl Jansen, và Dirk Krücker, “Snowmass White Paper: Hệ thống máy tính lượng tử và phần mềm cho nghiên cứu vật lý năng lượng cao”, arXiv: 2203.07091.
[2] Andreas Adelmann, Walter Hopkins, Evangelos Kourlitis, Michael Kagan, Gregor Kasieczka, Claudius Krause, David Shih, Vinicius Mikuni, Benjamin Nachman, Kevin Pedro, và Daniel Winklehner, “Hướng đi mới cho các mô hình thay thế và lập trình khả vi cho Vật lý năng lượng cao mô phỏng máy dò”, arXiv: 2203.08806.
[3] Andrea Delgado, Kathleen E. Hamilton, Prasanna Date, Jean-Roch Vlimant, Duarte Magano, Yasser Omar, Pedrame Bargassa, Anthony Francis, Alessio Gianelle, Lorenzo Sestini, Donatella Lucchesi, Davide Zuliani, Davide Nicotra, Jacco de Vries, Dominica Dibenedetto, Miriam Lucio Martinez, Eduardo Rodrigues, Carlos Vazquez Sierra, Sofia Vallecorsa, Jesse Thaler, Carlos Bravo-Prieto, su Yeon Chang, Jeffrey Lazar, và Carlos A. Argüelles, “Tính toán lượng tử để phân tích dữ liệu trong vật lý năng lượng cao” , arXiv: 2203.08805.
[4] Yuxuan Du, Zhuozhuo Tu, Bujiao Wu, Xiao Yuan, và Dacheng Tao, “Sức mạnh của Học tập Sáng tạo Lượng tử”, arXiv: 2205.04730.
[5] Stefano Carrazza, Stavros Efthymiou, Marco Lazzarin và Andrea Pasquale, “Khung mô-đun nguồn mở cho điện toán lượng tử”, arXiv: 2202.07017.
[6] Sandra Nguemto và Vicente Leyton-Ortega, “Re-QGAN: một khung học mạch lượng tử đối nghịch được tối ưu hóa”, arXiv: 2208.02165.
[7] Gabriele Agliardi, Michele Grossi, Mathieu Pellen và Enrico Prati, “Tích hợp lượng tử của các quá trình hạt cơ bản”, Chữ cái Vật lý B 832, 137228 (2022).
[8] Jack Y. Araz và Michael Spannowsky, “Cổ điển so với Lượng tử: so sánh Mạch lượng tử dựa trên Mạng Tensor trên dữ liệu LHC”, arXiv: 2202.10471.
[9] Andrea Delgado và Kathleen E. Hamilton, “Học mạch lượng tử không giám sát trong vật lý năng lượng cao”, arXiv: 2203.03578.
[10] Sulaiman Alvi, Christian Bauer và Benjamin Nachman, “Phát hiện dị thường lượng tử cho vật lý máy va chạm”, arXiv: 2206.08391.
[11] Oriel Kiss, Michele Grossi, Enrique Kajomovitz và Sofia Vallecorsa, “Cỗ máy bẩm sinh có điều kiện để tạo ra các sự kiện ở Monte Carlo”, arXiv: 2205.07674.
Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2022 / 08-18 08:19:35). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.
On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2022 / 08-18 08:19:33).
Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.
