Asynchronous, event-based graph neural networks (AEGNNs) have recently emerged as an efficient paradigm for processing the sparse and high-temporal-resolution data from event cameras. In this paper, we propose quantum analog AEGNNs (QA-AEGNNs), a novel framework to implement an AEGNN on a neutral-atom quantum computer. Neutral-atom quantum processors offer a programmable analog quantum computing platform based on controllable Rydberg-atom interactions. To this end, we map the streaming event data to an array of trapped neutral atoms, where each atom represents a graph node (event) and is positioned such that geometric proximity reflects the spatio-temporal neighborhood of events. The native Rydberg Hamiltonian of the quantum processor is programmed to mirror the message-passing computations of the AEGNN, with atomic qubit states serving as node feature embeddings and inter-atom interactions realizing graph edges. Furthermore, we propose a hybrid quantum-classical training scheme in which the analog Hamiltonian parameters (e.g., laser pulse amplitudes and detunings) are optimized using classical feedback to learn the quantum AEGNN model from data. Our approach leverages the continuous Hamiltonian dynamics and massive parallelism of neutral-atom quantum systems to natively execute event-based graph computations with potential accuracy improvements


翻译:异步事件基图神经网络(AEGNNs)近期作为处理事件相机产生的稀疏高时间分辨率数据的有效范式而兴起。本文提出量子模拟AEGNNs(QA-AEGNNs),一种在中性原子量子计算机上实现AEGNN的新型框架。中性原子量子处理器基于可控里德伯原子相互作用提供可编程的模拟量子计算平台。为此,我们将流式事件数据映射至俘获中性原子阵列,其中每个原子代表一个图节点(事件),通过几何邻近性反映事件的时空邻域。量子处理器的原生里德伯哈密顿量被编程以镜像AEGNN的消息传递计算过程,原子量子比特态作为节点特征嵌入,原子间相互作用实现图边。此外,我们提出混合量子-经典训练方案,其中利用经典反馈优化模拟哈密顿参数(如激光脉冲幅度和失谐量),以从数据中学习量子AEGNN模型。本方法利用中性原子量子系统的连续哈密顿动力学和大规模并行性,以原生方式执行基于事件的图计算,并具有潜在的精度提升。

0
下载
关闭预览

相关内容

【Google AI】鲁棒图神经网络,Robust Graph Neural Networks
专知会员服务
38+阅读 · 2022年3月9日
CIKM2021 | 用于链接预测的主题感知异质图神经网络
专知会员服务
25+阅读 · 2021年11月3日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月28日
图神经网络火了?谈下它的普适性与局限性
机器之心
22+阅读 · 2019年7月29日
掌握图神经网络GNN基本,看这篇文章就够了
新智元
164+阅读 · 2019年2月14日
图神经网络最近这么火,不妨看看我们精选的这七篇
人工智能前沿讲习班
37+阅读 · 2018年12月10日
国家自然科学基金
6+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 6月8日
Arxiv
0+阅读 · 5月12日
Arxiv
0+阅读 · 5月5日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 54分钟前
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
【Google AI】鲁棒图神经网络,Robust Graph Neural Networks
专知会员服务
38+阅读 · 2022年3月9日
CIKM2021 | 用于链接预测的主题感知异质图神经网络
专知会员服务
25+阅读 · 2021年11月3日
专知会员服务
38+阅读 · 2021年5月28日
相关基金
国家自然科学基金
6+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员