Międzynarodowy zespół z udziałem dyrektor QLAB prof. Magdaleny Stobińskiej-Moretto oraz Michała Siemaszki (doktorant Uniwersytetu Warszawskiego) zademonstrował pierwszą architekturę obliczeń neuromorficznych opartą na fotonicznym memrystorze kwantowym. Praca została przyjęta do publikacji w czasopiśmie PRX Quantum.
Sieci neuronowe potrzebują nieliniowości, a układy kwantowe – ewoluujące w sposób z natury liniowy – zapewniają ją zwykle dopiero kosztem bramek splątujących. Rozwiązaniem okazał się memrystor kwantowy: interferometr Macha-Zehndera w scalonym układzie fotonicznym zapisanym wiązką lasera femtosekundowego, którego wewnętrzna faza jest aktualizowana na podstawie fotonów rejestrowanych w jednym z wyjść. Pętla sprzężenia zwrotnego dostarcza jednocześnie nieliniowości i krótkotrwałej pamięci, zamieniając układ w kwantowy rezerwuar; trenowana jest wyłącznie prosta regresja liniowa na wyjściu.
Wykorzystując pojedyncze fotony o długości fali 1550 nm, badacze przetestowali urządzenie na zadaniu odtwarzania funkcji nieliniowej oraz na trzech szeregach czasowych: NARMA, Mackeya-Glassa i danych z lasera Santa Fe. Wyłączenie sprzężenia memrystywnego wyraźnie pogarszało dokładność (średnio o 34% w zadaniu funkcji nieliniowej), a kwantowy rezerwuar dorównywał modelom klasycznym lub je przewyższał, dysponując tylko jednym trenowalnym parametrem.
Wkład Uniwersytetu Warszawskiego objął teorię i algorytmy predykcji szeregów czasowych. Eksperyment przeprowadzono na Uniwersytecie Wiedeńskim, z układami fotonicznymi z IFN-CNR i Politecnico di Milano.
M. Selimović, I. Agresti, M. Siemaszko i in., Experimental neuromorphic computing based on quantum memristor, PRX Quantum (przyjęte do druku). DOI: 10.1103/jknv-3tx7 · Preprint: arXiv:2504.18694