Complete characterization of states and processes that occur within quantum devices is crucial for understanding and testing their potential to outperform classical technologies for communications and computing. However, this task becomes unwieldy for large and complex quantum systems. Here we realize and experimentally demonstrate a method for complete characterization of a harmonic oscillator based on an artificial neural network known as the restricted Boltzmann machine. We apply the method to experimental balanced homodyne tomography and show it to allow full estimation of quantum states based on a smaller amount of experimental data. Although our experiment is in the optical domain, our method provides a way of exploring quantum resources in a broad class of physical systems, such as superconducting circuits, atomic and molecular ensembles, and optomechanical systems.


翻译:量子装置内发生的状态和过程的完整定性对于理解和测试其超常通信和计算古典技术的潜力至关重要。 但是,这项任务对于大型和复杂的量子系统来说变得不易操作。 在这里,我们发现并实验性地展示了一种基于被称为限制的波尔茨曼机器的人工神经网络的声波振荡器的全面定性方法。我们将这种方法应用于实验平衡的同子体摄影,并显示它能够根据较少的实验数据对量子状态进行全面估计。虽然我们的实验是在光学领域,但我们的方法提供了一种在广泛的物理系统中探索量子资源的方法,例如超导电路、原子和分子组合以及机能系统。

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机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
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