Identifying where quantum models may offer practical benefits in near term quantum machine learning (QML) requires moving beyond isolated algorithmic proposals toward systematic and empirical exploration across models, datasets, and hardware constraints. We introduce MerLin, an open-source framework designed as a discovery engine for photonic and hybrid quantum machine learning. MerLin integrates optimized strong simulation of linear optical circuits into standard PyTorch and scikit learn workflows, enabling end-to-end differentiable training of quantum layers. MerLin is designed around systematic benchmarking and reproducibility. As an initial contribution, we reproduce eighteen state-of-the-art photonic and hybrid QML works spanning kernel methods, reservoir computing, convolutional and recurrent architectures, generative models, and modern training paradigms. These reproductions are released as reusable, modular experiments that can be directly extended and adapted, establishing a shared experimental baseline consistent with empirical benchmarking methodologies widely adopted in modern artificial intelligence. By embedding photonic quantum models within established machine learning ecosystems, MerLin allows practitioners to leverage existing tooling for ablation studies, cross-modality comparisons, and hybrid classical-quantum workflows. The framework already implements hardware-aware features, allowing tests on available quantum hardware while enabling exploration beyond its current capabilities, positioning MerLin as a forward-looking co-design tool linking algorithms, benchmarks, and hardware.


翻译:摘要:为在近期量子机器学习(QML)中识别量子模型可能提供实际优势的场景,需超越孤立的算法提案,转向涵盖模型、数据集及硬件约束的系统化与实证探索。本文提出MerLin——一个面向光子与混合量子机器学习的开源发现引擎框架。该框架将线性光路优化强模拟集成至标准PyTorch与scikit-learn工作流中,支持量子层的端到端可微训练。MerLin围绕系统化基准测试与可复现性设计。作为初始贡献,我们复现了涵盖核方法、蓄水池计算、卷积与循环架构、生成模型及现代训练范式的十八项前沿光子与混合量子机器学习工作。这些复现以可复用、模块化的实验形式发布,可直接扩展与适配,从而建立与当代人工智能领域广泛采用的实证基准测试方法论相一致的共享实验基线。通过将光子量子模型嵌入成熟的机器学习生态,MerLin使实践者能够利用现有工具进行消融研究、跨模态对比及经典-量子混合工作流。该框架已实现硬件感知特性,既支持在现有量子硬件上进行测试,又允许探索超越当前硬件能力的功能,使其成为连接算法、基准测试与硬件的前瞻性协同设计工具。

0
下载
关闭预览

相关内容

《MERLIN:面向推广资源与研究的国家数据管理平台》报告
专知会员服务
18+阅读 · 2025年12月27日
【慕尼黑大学博士论文】可解释自动化机器学习,200页pdf
专知会员服务
41+阅读 · 2023年12月17日
《量子机器学习》最新综述
专知会员服务
40+阅读 · 2023年8月24日
最新「图机器学习药物发现」综述论文,22页pdf245篇文献
专知会员服务
100+阅读 · 2021年5月24日
概述自动机器学习(AutoML)
人工智能学家
19+阅读 · 2019年8月11日
【综述】自动机器学习AutoML最新65页综述,带你了解最新进展
中国人工智能学会
48+阅读 · 2019年5月3日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Andrew NG的新书《Machine Learning Yearning》
我爱机器学习
11+阅读 · 2016年12月7日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 4月28日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
12+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员