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Machine Learning on Quantum Systems

Schütte, Nils-Erik und Götting, Niclas und Müntinga, Hauke und List, Meike und Gies, Christopher (2024) Machine Learning on Quantum Systems. DLR Doktorandensymposium, 2024-09-03 - 2024-09-05, Braunschweig, Deutschland.

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Kurzfassung

Quantum machine learning (QML) has gained significant interest by combining quantum computing and artificial intelligence, two topics that are expected to revolutionize the way of data processing. While gate-based quantum computing uses precisely defined unitary operations on qubits, currently available noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices are not ready for implementations of high-depth circuits. However, machine learning is one of the promising applications to be used on NISQ hardware via parameterized quantum circuits (PQCs). An alternative QML paradigm comes from a different direction: Quantum reservoir computing (QRC) relies on using physical systems as quantum artificial neural networks. Instead of using controlled gate operations, here the system dynamics are controlled by the underlying Hamiltonian, and the machine learning layer is performed at the output weights. Despite their distinct origin, both ML approaches are connected and can formally be mapped onto each other. We discuss this analogy by realizing a transverse-field Ising model on a gate-based quantum computing architecture establishing a fundamental connection on an abstract level between these two very different QML paradigms. This enables us to connect the known expressivity measure of PQC-QML with the quantification of expressiveness of physical dynamical systems.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212501/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Machine Learning on Quantum Systems
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schütte, Nils-Eriknils-erik.schuette (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Götting, NiclasInstitut für Theoretische Physik, Universität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müntinga, Haukehauke.muentinga (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6599-6481NICHT SPEZIFIZIERT
List, MeikeMeike.List (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5268-5633NICHT SPEZIFIZIERT
Gies, ChristopherInstitut für Theoretische Physik, Universität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 September 2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:machine learning, quantum computing, reservoir computing
Veranstaltungstitel:DLR Doktorandensymposium
Veranstaltungsort:Braunschweig, Deutschland
Veranstaltungsart:Workshop
Veranstaltungsbeginn:3 September 2024
Veranstaltungsende:5 September 2024
Veranstalter :Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Relativistische Modellierung
Hinterlegt von: Schütte, Nils-Erik
Hinterlegt am:13 Feb 2025 08:35
Letzte Änderung:13 Feb 2025 08:35

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