Quantifying and verifying the control level in preparing a quantum state are central challenges in building quantum devices. The quantum state is characterized from experimental measurements, using a procedure known as tomography, which requires a vast number of resources. Furthermore, the tomography for a quantum device with temporal processing, which is fundamentally different from the standard tomography, has not been formulated. We develop a practical and approximate tomography method using a recurrent machine learning framework for this intriguing situation. The method is based on repeated quantum interactions between a system called quantum reservoir with a stream of quantum states. Measurement data from the reservoir are connected to a linear readout to train a recurrent relation between quantum channels applied to the input stream. We demonstrate our algorithms for quantum learning tasks followed by the proposal of a quantum short-term memory capacity to evaluate the temporal processing ability of near-term quantum devices.


翻译:量子状态的量化和核查是建立量子装置的主要挑战。量子状态的特征来自实验性测量,使用被称为断层摄影的程序,这需要大量资源。此外,没有为具有时间处理的量子装置制定与标准断层摄影基本不同的定时处理量器的断层照相法。我们为这种令人感兴趣的情况利用一台经常性机器学习框架开发了一种实用和近似断层摄影法。这种方法基于一个称为量子储量的系统与数量状态流之间的重复量子相互作用。储量测量数据与一个线性读出程序相连接,以训练用于输入流的量子频道之间的经常性关系。我们展示了我们关于量子学习任务的算法,随后提出了量子短期内存能力,以评价近期量子装置的时间处理能力。

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