We train a neuromorphic hardware chip to approximate the ground states of quantum spin models by variational energy minimization. Compared to variational artificial neural networks using Markov chain Monte Carlo for sample generation, this approach has the advantage that the neuromorphic device generates samples in a fast and inherently parallel fashion. We develop a training algorithm and apply it to the transverse field Ising model, showing good performance at moderate system sizes ($N\leq 10$). A systematic hyperparameter study shows that scalability to larger system sizes mainly depends on sample quality which is limited by parameter drifts on the analog neuromorphic chip. The learning performance shows a threshold behavior as a function of the number of variational parameters of the ansatz, with approximately $50$ hidden neurons being sufficient for representing critical ground states up to $N=10$. The 6+1-bit resolution of the network parameters does not limit the reachable approximation quality in the current setup. Our work provides an important step towards harnessing the capabilities of neuromorphic hardware for tackling the curse of dimensionality in quantum many-body problems.


翻译:我们训练了一个神经形态硬件芯片,以通过变量能量最小化来接近量子旋转模型的地面状态。与利用Markov链链Monte Carlo进行样本生成的变形人工神经网络相比,这种方法的优点是神经形态装置以快速和内在的平行方式生成样本。我们开发了一种培训算法并将其应用到横田Ising模型,显示中等系统大小(N\leq 10美元)的良好性能。一个系统的超参数研究表明,向较大系统大小的缩放主要取决于样本质量,而样本质量因模拟神经形态芯的参数漂移而受到限制。学习性能显示一个临界值行为,这是ansatz变异参数数的函数,大约50美元隐藏的神经元足以代表临界地面状态达10美元。网络参数的6+1位分辨率并不限制当前设置的可达近似近距离质量。我们的工作为利用神经形态硬件处理数量众多身体问题的临界值的能力迈出了重要的一步。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习组合优化
专知会员服务
111+阅读 · 2021年2月16日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
MIT新书《强化学习与最优控制》
专知会员服务
282+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
6+阅读 · 2021年10月26日
Arxiv
4+阅读 · 2018年10月5日
VIP会员
最新内容
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员