Bir fotonun sıralı optik cihazlardan geçtikten sonra açısal momentumunun ölçülmesi, bir ekstrem kuantum makine öğrenmesi algoritmasına bu fotonun ilk kuantum durumunun nasıl yeniden oluşturulacağını öğrenmesine yönelik veri sağlıyor.
Kuantum bilgi işlemede deneysel bir veri kümesi hakkında her zaman doğrudan bilgi sahibi olunamayabiliyor. Buna rağmen bu kümeden özellikler çıkarabilmek kritik önem teşkil ediyor. Bu amaç doğrultusunda kullanılabilecek yöntemlerden biri belirli eğitim verilerine dayanan “QELM” yani “ekstrem kuantum makine öğrenmesi” olarak karşımıza çıkmakta. QELM kullanılmasının amacının ise kalibre edilmemiş cihazlardan gelen gözlemleri kullanarak bir sistemin kuantum özelliklerinin nasıl tahmin edileceğini belirlemek olduğu söylenebilir.
Roma Sapienza Üniversitesi’nden Alessia Suprano ve meslektaşları kısa bir süre önce bu tekniği kullanarak bir fotonun ilk polarizasyon durumunu bir dizi optik cihazdan geçtikten sonra son yörüngesel açısal momentumunun ölçümlerini kullanarak yeniden oluşturdular. Deneyleri nispeten sınırlı bir veri setiyle sağlam bir performans elde ediyor ve yöntemin yeniden yapılandırılması deneysel ekipman hakkında özel bilgi gerektirmiyor.
Araştırmacılar deneylerinde tek fotonları rastgele bir başlangıç polarizasyon durumuna getiren bir aygıttan geçirdiler. Daha sonra her tek foton, kendisine ait yörüngesel açısal momentum bilgisini rastgele manipüle ederek bu başlangıç durumunu değiştiren bir dizi cihazdan geçti. Son olarak, bir enstrüman aracılığıyla çıkış fotonunun yörüngesel açısal momentumunu ölçtüler. Bu türden 300 tane tek foton için numune alınarak kullandıkları QELM makine öğrenme modeli ilk polarizasyon durumlarını yeniden oluşturmak üzere eğitildi.
Araştırmacılara göre geliştirdikleri öğrenme modeli, deneysel ölçümlerden kuantum değişkenleri elde etmek için kaynakları verimli kullanan ve çevik bir teknik sunarak alternatif yöntemlerden 5 ila 10 kat daha iyi performans gösteriyor. Ayrıca bulguların fotonik platformların temel kuantum hesaplama görevleri için potansiyelini gösterdiğini iddia ediyorlar.
Makine Öğrenmesi veya Fotonik Aracılığıyla Bilgi İşleme ile ilgili yazılarımızı da göz atabilirsiniz.
Haberin kaynağı: https://physics.aps.org/articles/v17/s41
