Machine learning for quantum device tuning and simulation

用于量子器件调谐和模拟的机器学习

基本信息

  • 批准号:
    2266701
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Controlling materials on the nanoscale is now sufficiently refined that new methods are needed for fabricating the structures and tuning their performance. In many cases we are reaching the limits of our ability to do this using human control of the process, all the more so when a key consideration is scalability for technological applications. The project identifies quantum devices where machine learning will provide the key to speeding up, scaling up, and opening up new technologies. Bayesian optimisation is state-of-the-art for expensive (in time or money) problems. Given the available data, Bayesian optimisation methods builds a low-cost machine learning model (an inexpensive probabilistic approximation of the actual experiment) whose predictions are cheap to compute. The model leads to the optimal location for the next measurement. The machine uses the model to find an objective in the most cost-effective way.The objective is to combine Bayesian optimisation with other machine learning methods, such as neural networks, to control quantum hardware-in-the-loop systems. Hardware-in-the-loop testing allows actual hardware under test to be interfaced with a software model in real time. Swapping out individual quantum devices one by one, the test results can be used to simulate realistic (and therefore imperfect) signals passing between components of the integrated device. The experiments will be realized at cryogenic temperatures with dedicated radio-frequency electronics. The novelty of the research methodology resides in the use of hardware-in-the-loop simulations to enable the machine to learn tuning techniques in multi quantum device circuits. Our extensible simulation and test platform provides a hardware-in-the-loop facility for applying machine learning to subsystems in a simulated environment, with a view to accelerating the development and prototyping of advanced complex quantum technologies.This project is key to unleash the potential of quantum technologies by allowing fast measurement of quantum devices, and thus the possibility to control technologically relevant quantum circuits. A collaboration with University of Basel provides us with the quantum devices we require for our experiments, and a collaboration with the Department of Engineering at University of Oxford allows us to benefit from the expertise of computer scientist dedicated to the study of artificial intelligence, in particular Bayesian optimisation and other machine learning techniques which do not require large amounts of data, which is not available for quantum devices. This project falls within the EPSRC Quantum technologies research area.
在纳米尺度上控制材料现在已经足够精细,需要新的方法来制造结构和调整它们的性能。在许多情况下,我们通过人工控制流程来实现这一目标的能力已经达到了极限,当关键考虑因素是技术应用的可扩展性时,情况就更是如此。该项目确定了量子设备,机器学习将为加速,扩大和开放新技术提供关键。贝叶斯优化是最先进的昂贵(在时间或金钱)的问题。给定可用数据,贝叶斯优化方法构建了一个低成本的机器学习模型(实际实验的廉价概率近似),其预测计算成本很低。该模型导致下一次测量的最佳位置。机器使用模型以最具成本效益的方式找到目标。目标是将联合收割机贝叶斯优化与其他机器学习方法(如神经网络)结合起来,以控制量子硬件在环系统。硬件在环测试允许被测实际硬件与软件模型在真实的时间内接口。通过一个接一个地交换单个量子器件,测试结果可以用来模拟集成器件组件之间传递的真实(因此是不完美的)信号。这些实验将在低温下用专用的射频电子设备进行。研究方法的新奇在于使用硬件在环仿真,使机器能够学习多量子器件电路中的调谐技术。我们的可扩展仿真和测试平台提供了一个硬件在环设施,用于在模拟环境中将机器学习应用于子系统,以加速先进复杂量子技术的开发和原型设计。该项目是释放量子技术潜力的关键,允许快速测量量子设备,从而有可能控制技术相关的量子电路。与巴塞尔大学的合作为我们提供了实验所需的量子设备,与牛津大学工程系的合作使我们能够受益于致力于人工智能研究的计算机科学家的专业知识,特别是贝叶斯优化和其他不需要大量数据的机器学习技术,这对于量子设备来说是不可用的。该项目属于EPSRC量子技术研究领域的福尔斯。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似国自然基金

Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    合作创新研究团队
Understanding structural evolution of galaxies with machine learning
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
煤矿安全人机混合群智感知任务的约束动态多目标Q-learning进化分配
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于领弹失效考量的智能弹药编队短时在线Q-learning协同控制机理
  • 批准号:
    62003314
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
集成上下文张量分解的e-learning资源推荐方法研究
  • 批准号:
    61902016
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
儿童音乐能力发展对语言与社会认知能力及脑发育的影响
  • 批准号:
    31971003
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
具有时序迁移能力的Spiking-Transfer learning (脉冲-迁移学习)方法研究
  • 批准号:
    61806040
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Deep-learning的三江源区冰川监测动态识别技术研究
  • 批准号:
    51769027
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
多场景网络学习中基于行为-情感-主题联合建模的学习者兴趣挖掘关键技术研究
  • 批准号:
    61702207
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
  • 批准号:
    61672236
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Quantum Machine Learning for Financial Data Streams
金融数据流的量子机器学习
  • 批准号:
    10073285
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Feasibility Studies
Screening of environmentally friendly quantum-nanocrystals for energy and bioimaging applications by combining experiment and theory with machine learning
通过将实验和理论与机器学习相结合,筛选用于能源和生物成像应用的环保量子纳米晶体
  • 批准号:
    23K20272
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
REU Site: Quantum Machine Learning Algorithm Design and Implementation
REU 站点:量子机器学习算法设计与实现
  • 批准号:
    2349567
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Utilising Quantum Machine Learning and quantum computing for genomic research and development
利用量子机器学习和量子计算进行基因组研究和开发
  • 批准号:
    10083188
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Small Business Research Initiative
Machine-learning quantum surrogate models to simulate energy transport across interfaces
机器学习量子替代模型来模拟跨界面的能量传输
  • 批准号:
    2886134
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Scalable Quantum Machine Learning with NISQ Devices: Theoretic and Algorithmic Foundations
使用 NISQ 设备的可扩展量子机器学习:理论和算法基础
  • 批准号:
    2882984
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Categorical Duality and Semantics Across Mathematics, Informatics and Physics and their Applications to Categorical Machine Learning and Quantum Computing
数学、信息学和物理领域的分类对偶性和语义及其在分类机器学习和量子计算中的应用
  • 批准号:
    23K13008
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Development of an efficient method combining quantum chemistry and machine learning to evolve PCR technology and gene mutation analysis
开发一种结合量子化学和机器学习的有效方法来发展 PCR 技术和基因突变分析
  • 批准号:
    22KJ2450
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Efficient tuning of quantum devices using machine learning
使用机器学习有效调整量子器件
  • 批准号:
    2886876
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Security-first Federated Quantum Machine Learning for Genomics
安全第一的基因组学联合量子机器学习
  • 批准号:
    10072286
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Feasibility Studies
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了