物理学 > 光学
[提交于 2024年2月1日
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标题: 具有量子加速的相关光学卷积神经网络
标题: Correlated Optical Convolutional Neural Network with Quantum Speedup
摘要: 与电神经网络相比,光神经网络(ONNs)具有突破带宽限制和降低能耗的潜力,因此近年来引起了广泛关注。到目前为止,已经实现了几种类型的ONNs。然而,当前的ONNs无法实现像量子神经网络模型所表明的那种强大的加速效果。如何构建并实现一种具有量子加速的ONN是一项巨大的挑战。在这里,我们通过引入光学相关性,在理论上提出并实验验证了一种新型的光学卷积神经网络,称为相关光学卷积神经网络(COCNN)。我们展示了COCNN可以在训练过程中表现出量子加速。这一特性从两个方面得到了验证:一是通过比较COCNN和传统卷积神经网络(CNN)的损失函数曲线,直接展示COCNN更快的收敛速度,这一结果与最近提出的量子卷积神经网络(QCNN)的训练性能相一致;二是通过演示COCNN执行QCNN相位识别电路的能力,验证了COCNN与QCNN之间的联系。此外,我们以COCNN模拟3量子比特QCNN相位识别电路为例,并进行实验以展示其合理性和可行性。实验结果完全符合理论计算结果。我们的提议为实现具有量子加速的ONNs开辟了一条新途径,这将有利于大数据时代的信息处理。
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