Estimation of physical quantities is at the core of most scientific research and the use of quantum devices promises to enhance its performances. In real scenarios, it is fundamental to consider that the resources are limited and Bayesian adaptive estimation represents a powerful approach to efficiently allocate, during the estimation process, all the available resources. However, this framework relies on the precise knowledge of the system model, retrieved with a fine calibration that often results computationally and experimentally demanding. Here, we introduce a model-free and deep learning-based approach to efficiently implement realistic Bayesian quantum metrology tasks accomplishing all the relevant challenges, without relying on any a-priori knowledge on the system. To overcome this need, a neural network is trained directly on experimental data to learn the multiparameter Bayesian update. Then, the system is set at its optimal working point through feedbacks provided by a reinforcement learning algorithm trained to reconstruct and enhance experiment heuristics of the investigated quantum sensor. Notably, we prove experimentally the achievement of higher estimation performances than standard methods, demonstrating the strength of the combination of these two black-box algorithms on an integrated photonic circuit. This work represents an important step towards fully artificial intelligence-based quantum metrology.


翻译:物理量的估算是大多数科学研究的核心,量子装置的使用有望提高其性能。在实际假设中,至关重要的是要考虑资源有限,而巴伊西亚适应性估算是有效分配所有可用资源的有力方法。然而,这一框架依赖于系统模型的精确知识,这种精确知识是经过精细校准后检索的,往往得出计算和实验性要求的结果。在这里,我们引入了一种无模型和深层次的学习基础方法,以有效执行现实的巴伊西亚量子计量学任务,不依赖系统上的任何优先知识,完成所有相关挑战。为了克服这一需要,一个神经网络直接接受实验数据培训,学习多参数巴伊西亚最新资料。然后,通过经过训练的强化学习算法提供的反馈,将该系统定在最佳工作点上,该算法是用来重建和加强所调查的量子传感器的实验性能。值得注意的是,我们实验性地证明了比标准方法更高的估计性能的实现,显示了这两种黑盒算法在综合光学电路上的结合强度。这一人工工作完全达到了一个重要的步骤。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年10月18日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
12+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员