基于光子轨道角动量的量子干涉实现无冲突集体随机决策
量子物理
2021-09-21 v2 新兴技术
机器学习
光学
摘要
在近期涉及光学与计算的交叉研究中，利用光的波粒二象性已演示了基于单光子的决策以解决多臂老虎机问题。此外，基于纠缠光子的决策已设法解决竞争性多臂老虎机问题，其方式为避免玩家间决策冲突同时确保公平。然而，由于这些研究基于光的偏振，可用选择数被限制为二，对应于两个正交偏振态。此处我们提出一种可扩展原理，利用光子轨道角动量的高维特性解决竞争性决策情形，其理论上允许无限数量的臂。此外，通过将Hong-Ou-Mandel效应推广至多于两个态，我们在理论上建立了一种能够产生具轨道角动量的多光子态的实验配置，以及每轮提供无冲突选择的条件。我们数值检验了关于三臂老虎机问题的总收益，所提策略几乎达到理论最大值，优于旨在实现纳什均衡的常规混合策略。这得益于量子干涉效应实现了无冲突选择，即使在寻找最优臂的探索阶段亦如此。
引用
@article{arxiv.2107.00877,
title = {Conflict-free collective stochastic decision making by orbital angular momentum of photons through quantum interference},
author = {Takashi Amakasu and Nicolas Chauvet and Guillaume Bachelier and Serge Huant and Ryoichi Horisaki and Makoto Naruse},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00877},
year = {2021}
}