We introduce Kolmogorov--Arnold Neural Operator (KANO), a dual-domain neural operator jointly parameterized by both spectral and spatial bases with intrinsic symbolic interpretability. We theoretically demonstrate that KANO overcomes the pure-spectral bottleneck of Fourier Neural Operator (FNO): KANO remains expressive over generic position-dependent dynamics (variable coefficient PDEs) for any physical input, whereas FNO stays practical only for spectrally sparse operators and strictly imposes a fast-decaying input Fourier tail. We verify our claims empirically on position-dependent differential operators, for which KANO robustly generalizes but FNO fails to. In the quantum Hamiltonian learning benchmark, KANO reconstructs ground-truth Hamiltonians in closed-form symbolic representations accurate to the fourth decimal place in coefficients and attains $\approx 6\times10^{-6}$ state infidelity from projective measurement data, substantially outperforming that of the FNO trained with ideal full wave function data, $\approx 1.5\times10^{-2}$, by orders of magnitude.


翻译:我们提出 Kolmogorov–Arnold 神经算子(KANO),这是一种在谱域和空间域上联合参数化的双域神经算子,具有内在的符号可解释性。我们从理论上证明,KANO 克服了傅里叶神经算子(FNO)的纯谱瓶颈:对于任意物理输入,KANO 在一般的依赖于位置的动力学(变系数偏微分方程)上仍具有表达能力,而 FNO 仅对谱稀疏算子保持实用性,并严格强制输入傅里叶尾快速衰减。我们在依赖于位置的微分算子上通过实验验证了我们的主张,KANO 在这些算子上表现出稳健的泛化能力,而 FNO 则失败。在量子哈密顿量学习基准测试中,KANO 以闭式符号表示形式重构了真实哈密顿量,其系数精度达到小数点后第四位,并且从投影测量数据中获得了约 $6\times10^{-6}$ 的状态保真度误差,这显著优于使用理想全波函数数据训练的 FNO 所获得的约 $1.5\times10^{-2}$ 的误差,性能提升达数个数量级。

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