四量子比特量子系统用于预测三维混沌系统
量子物理
2025-02-25 v1
摘要
储备计算（Reservoir Computing，RC）是最具前景的AI预测复杂系统方法之一。它以卓越的预测性能和极低的训练CPU需求为亮点。近期研究表明，量子系统也非常适合作为RC的储备。由于哈姆尔斯空间维度随量子元件数量增加而指数增长，小规模量子系统已经足够用于时间序列预测。本文演示，仅需四个量子比特构成的量子储备，即可有效预测三维系统。通过优化数据编码、采用时空复用技术，以及新近发展的高阶储备响应读出方案，实现了这一目标。我们使用八个典型的三维混沌系统对方法进行测试与验证。无论是短期预测还是再现长期系统行为（即系统“气候”），均可在相同优化超参数配置下实现。我们的结果可能是NISQ时代实现专用小型量子计算机进行预测任务的重要一步。
引用
@article{arxiv.2501.15191,
title = {Predicting three-dimensional chaotic systems with four qubit quantum systems},
author = {Joel Steinegger and Christoph Räth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.15191},
year = {2025}
}
备注
accepted for publication in Sci. Rep