Learning spatially structured open quantum dynamics with regional-attention transformers
Dounan Du, Eden Figueroa
用空间结构和外部控制模拟开放量子系统的动力学是量子信息科学中的一个重要挑战。 此类系统的类数值求解器需要集成耦合的主和场方程,这对于模拟和优化任务具有计算要求,并且通常排除网络规模模拟或反馈控制中的实时使用。 我们引入了一种基于区域注意力的神经架构,该架构学习结构化开放量子系统的时空动力学。 该模型将物理定律的转换不变性作为诱导偏差,以实现可扩展的复杂性,并支持对时间依赖的全球控制参数进行调节。 我们演示了两个代表性系统上的学习:驱动耗散单量子比特和电磁诱导透明度(EIT)量子存储器。 该模型在分布内和域外控制协议下实现高预测保真度,并且比数值求解器提供高达三个数量级的大幅加速。 这些结果表明,该架构为空间结构化的开放量子动力学建立了一个通用的替代建模框架,与大规模量子网络模拟,量子中继器和协议设计,实时实验优化以及跨不同光物质平台的可扩展设备建模直接相关。
Simulating the dynamics of open quantum systems with spatial structure and external control is an important challenge in quantum information science. Classical numerical solvers for such systems require integrating coupled master and field equations, which is computationally demanding for simulation and optimization tasks and often precluding real-time use in network-scale simulations or feedback control. We introduce a regional attention-based neural architecture that learns the spatiotemporal ...