In this paper, machine learning and artificial neural network models are proposed for quantum noise classification in quantum dynamics affected by external noise. For this purpose, we train and then validate support vector machine, multi-layer perceptron and recurrent neural network models with different complexity and accuracy, to solve supervised binary classification problems. As a result, we demonstrate the high efficacy of such tools in classifying noisy quantum dynamics using data sets collected from realizations of the quantum system dynamics. In addition, we show that for a successful classification one just needs to measure, in a sequence of discrete time instants, the probabilities that the analysed quantum system is in one of the allowed positions or energy configurations. In doing this, neither measurements of quantum coherences nor sequences of control pulses may be necessarily required. Albeit the training of machine learning models is here performed a-priori on synthetic data, our approach is expected to find direct application in different experimental schemes, as e.g. the noise benchmarking of already available noisy intermediate-scale quantum devices.


翻译:在本文件中,提出了机器学习和人工神经网络模型,以便在受外部噪音影响的量子动态中进行量子噪音分类。为此,我们培训并验证具有不同复杂性和准确性的支持矢量机、多层透视器和经常性神经网络模型,以解决受监督的二进制分类问题。结果,我们展示了这些工具在利用从量子系统动态认识中收集的数据集对噪音量子动态进行分类方面的高功效。此外,我们表明,为了成功地分类,只需要在一个离散时间瞬间序列中测量分析的量子系统在允许的位置或能源配置中的概率。在这样做时,不一定需要量子一致性的测量或控制脉冲的序列。尽管目前对机器学习模型的培训是针对合成数据进行的优先培训,但我们的方法是在不同实验计划中找到直接的应用,例如,对已有的噪声中间量子装置的噪音基准。

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