Machine learning has emerged recently as a powerful tool for predicting properties of quantum many-body systems. For many ground states of gapped Hamiltonians, generative models can learn from measurements of a single quantum state to reconstruct the state accurately enough to predict local observables. Alternatively, kernel methods can predict local observables by learning from measurements on different but related states. In this work, we combine the benefits of both approaches and propose the use of conditional generative models to simultaneously represent a family of states, by learning shared structures of different quantum states from measurements. The trained model allows us to predict arbitrary local properties of ground states, even for states not present in the training data, and without necessitating further training for new observables. We numerically validate our approach (with simulations of up to 45 qubits) for two quantum many-body problems, 2D random Heisenberg models and Rydberg atom systems.


翻译:机器学习最近成为了预测量子体系统特性的强大工具。 对于存在缺陷的汉密尔顿人的许多地面状态来说,基因模型可以从单一量子状态的测量中学习,从而可以精确地重建国家以预测当地观测结果。 或者,内核方法可以通过从不同但相关的状态的测量中学习来预测当地观测结果。在这项工作中,我们结合了两种方法的好处,并提议使用有条件的基因模型来同时代表国家大家庭,学习不同量子国家从测量中共享的结构。 这个经过培训的模型使我们能够预测地面国家的任意本地特性,即使是在培训数据中不存在的国家也是如此,并且不需要对新的观测结果进行进一步的培训。 我们用数字验证了我们对于两个量子体多问题(2D随机海森堡模型和Rydberg原子系统)的方法(模拟了多达45公比特 ) 。

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