傅里叶神经算子在量子自旋系统动态学习中的应用

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内容提要

量子神经网络的训练动力学可以用广义的 Lotka-Volterra 方程描述,导致了一个动力学相变。通过将训练动力学的 Hessian 映射到虚时间中的 Hamiltonian,揭示了相变的本质是二阶的,指数ν=1,表现出临界点的尺度不变性和闭合间隙。这些理论发现在 IBM 量子设备上得到了实验验证。

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关键要点

  • 量子神经网络的训练动力学可用广义的 Lotka-Volterra 方程描述,导致动力学相变。
  • 当代价函数目标值穿过最小可达值时,动力学从冻结核相位变为冻结误差相位。
  • 在两个相位中,固定点的收敛是指数级的,而在临界点时则是多项式级的。
  • 通过将训练动力学的 Hessian 映射到虚时间中的 Hamiltonian,揭示相变的本质是二阶的,指数ν=1。
  • 相变表现出临界点的尺度不变性和闭合间隙。
  • 提供了一个非微扰的解释相变的分析理论,基于输出态趋近稳态时的限制 Haar 集合。
  • 这些理论在 IBM 量子设备上得到了实验验证。
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