Finding the ground state of a quantum many-body system is a fundamental problem in quantum physics. In this work, we give a classical machine learning (ML) algorithm for predicting ground state properties with an inductive bias encoding geometric locality. The proposed ML model can efficiently predict ground state properties of an $n$-qubit gapped local Hamiltonian after learning from only $\mathcal{O}(\log(n))$ data about other Hamiltonians in the same quantum phase of matter. This improves substantially upon previous results that require $\mathcal{O}(n^c)$ data for a large constant $c$. Furthermore, the training and prediction time of the proposed ML model scale as $\mathcal{O}(n \log n)$ in the number of qubits $n$. Numerical experiments on physical systems with up to 45 qubits confirm the favorable scaling in predicting ground state properties using a small training dataset.


翻译:查找量子多体系统的地面状态是量子物理中的一个基本问题。 在这项工作中, 我们给出一种古典机器学习算法, 用于预测具有感应偏差编码几何位置的地面状态属性。 拟议的 ML 模型在只从 $\ mathcal{O} (\log(n) ) 中学习关于同一量子阶段其他汉密尔顿人的数据后, 可以有效地预测当地汉密尔顿人的地面状态属性为 $n- qubit 。 这比以前需要 $\ mathcal{O} (n ⁇ c) 数据的结果大有改进。 此外, 以 $\ mathcal{O} (n\ log n) 为Qubits 数量中的拟议 ML 模型的培训和预测时间为 $\ mathcal{O} (n\ log n) 。 在最多45 Qubits 物理系统上进行的数值实验证实了使用小型培训数据集预测地面状态属性的有利比例。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】工程和科学中的概率和统计,
专知会员服务
57+阅读 · 2022年12月24日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月3日
Arxiv
31+阅读 · 2020年9月21日
VIP会员
相关VIP内容
【干货书】工程和科学中的概率和统计,
专知会员服务
57+阅读 · 2022年12月24日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Call for Nominations: 2022 Multimedia Prize Paper Award
CCF多媒体专委会
0+阅读 · 2022年2月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员