利用新型量子自编码器在 LHC 上进行无监督超标准模型事件发现

本研究探讨了无监督异常检测在识别大型强子对撞机质子碰撞中可能出现的超标准模型新物理方面的潜力。我们引入了一种专门为此任务设计的新型量子自编码器线路拟设，并证明其性能优于以往方法。为评估其鲁棒性，我们在多种类型的“信号”新物理事件和不同问题规模下对该量子自编码器进行了评估。此外，我们开发的经典自编码器优于以往提出的量子自编码器，但尽管其可训练参数数量大幅减少，性能仍不及新型量子拟设。最后，我们研究了量子自编码器线路的性质，重点关注纠缠与魔力。我们在参数化量子线路背景下引入了一种用于量化魔力的新度量——稳定器 2-Rényi 熵，以及此前研究过的用于量化纠缠的 Meyer-Wallach 测度。有趣的是，在整个训练过程中，这两种度量均随损失函数的下降而降低。这似乎表明模型优先学习能降低这些度量的参数。本研究突出了量子自编码器在大型强子对撞机上搜索超标准模型物理的潜在效用，并为更广泛地研究纠缠与魔力在量子机器学习中的作用开辟了令人兴奋的途径。