量子物理
[提交于 2023年10月11日
]
标题: 经典与量子储备计算:在机器学习中的发展与应用
标题: Classical and quantum reservoir computing: development and applications in machine learning
摘要: 储层计算是一种新颖的机器学习算法,它使用非线性动力系统,从数据中高效地学习复杂的时序模式。 本论文的目标是研究储层计算的原理,并开发最先进的变体,以解决机器学习中的各种应用。 研究表明,该算法在非常不同的领域中具有鲁棒性和适应性,包括农业时间序列预测以及量子系统的时序传播。 本论文的第一项贡献是开发了一种基于储层计算的方法,用于预测未来的农产品价格,这对于确保食品市场的可持续性至关重要。 论文的下一项贡献致力于求解复杂量子系统的薛定谔方程。 提出了一种新的储层计算框架,以高效地在时间上传播量子波函数,从而能够在特定能量范围内计算量子系统的全部本征态。 这种方法被用于研究量子化学和量子混沌领域的显著系统。 本论文的最后一项贡献集中在优化量子储层计算的算法设计。 结果表明,根据主要化准则,复杂度更高的量子电路家族在量子机器学习中表现出更优越的性能。 此外,评估了量子噪声对算法性能的影响,结果表明幅度阻尼噪声实际上可以提高量子储层计算的性能,而去极化噪声和相位阻尼噪声应优先进行校正。 此外,采用了最优的量子储层设计来构建一个混合量子-经典神经网络,以解决药物设计中的一个基本问题。
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