ترجمه فارسی مقاله هجوم انسجام برای محاسبات مخزن کوانتومی ضروری است

چکیده

Echo state property (ESP) is a fundamental property that allows an input-driven dynamical system to perform information processing tasks. Recently, extensions of ESP to potentially nonstationary systems and subsystems, that is, nonstationary ESP and subset/subspace ESP, have been proposed. In this paper, we theoretically and numerically analyze the sufficient and necessary conditions for a quantum system to satisfy nonstationary ESP and subset/subspace nonstationary ESP. Based on extensive usage of the Pauli transfer matrix (PTM) form, we find that (1) the interaction with a quantum-coherent environment, termed \textit{coherence influx}, is indispensable in realizing nonstationary ESP, and (2) the spectral radius of PTM can characterize the fading memory property of quantum reservoir computing (QRC). Our numerical experiment, involving a system with a Hamiltonian that entails a spin-glass/many-body localization phase, reveals that the spectral radius of PTM can describe the dynamical phase transition intrinsic to such a system. To comprehensively understand the mechanisms under ESP of QRC, we propose a simplified model, multiplicative reservoir computing (mRC), which is a reservoir computing (RC) system with a one-dimensional multiplicative input. Theoretically and numerically, we show that the parameters corresponding to the spectral radius and coherence influx in mRC directly correlates with its linear memory capacity (MC). Our findings about QRC and mRC will provide a theoretical aspect of PTM and the input multiplicativity of QRC. The results will lead to a better understanding of QRC and information processing in open quantum systems.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

Echo State Properties (ESP) یک خاصیت اساسی است که به یک سیستم دینامیکی ورودی محور اجازه می دهد تا کارهای پردازش اطلاعات را انجام دهد.اخیراً ، پسوندهای ESP به سیستم های بالقوه غیر ایستگاه و زیر سیستم ها ، یعنی ESP غیر ایستگاه و زیر مجموعه/فضای ESP ، پیشنهاد شده است.در این مقاله ، ما از لحاظ نظری و عددی شرایط کافی و لازم را برای یک سیستم کوانتومی برای برآورده کردن ESP و زیر مجموعه/زیر مجموعه/فضای غیر ایستگاه ESP تجزیه و تحلیل می کنیم.بر اساس استفاده گسترده از فرم ماتریس انتقال Pauli (PTM) ، می فهمیم که (1) تعامل با یک محیط کوانتومی با نام \ textit {هجوم انسجام} ، در تحقق ESP غیر استایل و (2) طیفی ضروری استشعاع PTM می تواند خاصیت حافظه محو محاسبات مخزن کوانتومی (QRC) را مشخص کند.آزمایش عددی ما ، شامل سیستمی با همیلتون است که مستلزم یک مرحله محلی سازی اسپین/بسیاری از بدن است ، نشان می دهد که شعاع طیفی PTM می تواند انتقال فاز دینامیکی را به چنین سیستمی توصیف کند.برای درک جامع مکانیسم های تحت ESP از QRC ، ما یک مدل ساده ، محاسبات مخزن چند برابر (MRC) را پیشنهاد می کنیم ، که یک سیستم محاسبات مخزن (RC) با ورودی چند برابر یک بعدی است.از نظر تئوریکی و عددی ، ما نشان می دهیم که پارامترهای مربوط به شعاع طیفی و هجوم انسجام در MRC به طور مستقیم با ظرفیت حافظه خطی آن (MC) ارتباط دارند.یافته های ما در مورد QRC و MRC جنبه نظری PTM و ضرب ورودی ورودی QRC را ارائه می دهد.نتایج منجر به درک بهتر QRC و پردازش اطلاعات در سیستم های کوانتومی باز می شود.