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Reinforcement learning for semi-autonomous approximate quantum eigensolver
Indexado
WoS WOS:000660868000001
Scopus SCOPUS_ID:85095000329
DOI 10.1088/2632-2153/AB43B4
Año 2020
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The characterization of an operator by its eigenvectors and eigenvalues allows us to know its action over any quantum state. Here, we propose a protocol to obtain an approximation of the eigenvectors of an arbitrary Hermitian quantum operator. This protocol is based on measurement and feedback processes, which characterize a reinforcement learning protocol. Our proposal is composed of two systems, a black box named environment and a quantum state named agent. The role of the environment is to change any quantumstate by a unitary matrix (U) over cap (E) = e(-it (O) over capE) where (O) over cap (E) is a Hermitian operator, and tau is a real parameter. The agent is a quantum state which adapts to some eigenvector of (O) over cap (E) by repeated interactions with the environment, feedback process, and semi-random rotations. With this proposal, we can obtain an approximation of the eigenvectors of a random qubit operator with average fidelity over 90% in less than 10 iterations, and surpass 98% in less than 300 iterations. Moreover, for the two-qubit cases, the four eigenvectors are obtained with fidelities above 89% in 8000 iterations for a random operator, and fidelities of 99% for an operator with the Bell states as eigenvectors. This protocol can be useful to implement semi-autonomous quantum devices which should be capable of extracting information and deciding with minimal resources and without human intervention.

Revista



Revista ISSN
2632-2153

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Disciplinas de Investigación



WOS
Sin Disciplinas
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SciELO
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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Albarran-Arriagada, Francisco Hombre Shanghai Univ - China
Universidad de Santiago de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
Shanghai University - China
Estación Central - Chile
2 RETAMAL-ABARZUA, JUAN CARLOS Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
Estación Central - Chile
3 Solano, Enrique Hombre Shanghai Univ - China
Univ Basque Country UPV EHU - España
Basque Fdn Sci - España
Shanghai University - China
Universidad del País Vasco - España
Ikerbasque, Basque Foundation for Science - España
4 Lamata, Lucas Hombre Univ Basque Country UPV EHU - España
Univ Seville - España
Universidad del País Vasco - España
Universidad de Sevilla - España

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Financiamiento



Fuente
Financiamiento Basal para Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia
Horizon 2020 Framework Programme
EU FET Open Grant Quromorphic
project OpenSuperQ of the EU Flagship on Quantum Technologies
project QMiCS of the EU Flagship on Quantum Technologies
Basque Government (MCIU/AEI/FEDER, UE)

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Agradecimientos



Agradecimiento
We acknowledge support from Financiamiento Basal para Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia (Grant No. FB0807), projects QMiCS (820505) and OpenSuperQ (820363) of the EU Flagship on Quantum Technologies, EU FET Open Grant Quromorphic, Basque Government IT986-16, and PGC2018-095113-B-I00 (MCIU/AEI/FEDER, UE).

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