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Une méthode d'optimisation en deux étapes pour la détection magnétique quantique à électron unique à large portée

Created by
  • Haebom

Auteur

Shiqian Guo, Jianqing Liu, Thinh Le, Huaiyu Dai

Contour

Cet article présente un nouveau protocole de conception de paramètres de détection optimaux pour la détection de champs magnétiques ultrasensibles et ultrafaibles en détection magnétique quantique. Les algorithmes adaptatifs conventionnels ou les méthodes de recherche basées sur des formules présentent des limites d'efficacité ou de convergence vers l'optimalité lorsque la plage du signal d'intérêt (SoI) est large et que le capteur quantique est soumis à des contraintes physiques. Pour pallier ces limites, nous proposons un nouveau protocole utilisant une méthode d'optimisation en deux étapes. Dans la première étape, un réseau neuronal bayésien à paramètres de détection fixes est utilisé pour réduire la plage SoI. Dans la seconde étape, un agent d'apprentissage par renforcement fédéré est conçu pour affiner les paramètres de détection dans l'espace de recherche réduit. Notre évaluation, dans le cadre de la tâche complexe de lecture unique des spins des électrons du centre NV dans un temps de détection total limité, produit une estimation du champ magnétique DC à large plage avec une précision et une efficacité des ressources nettement améliorées par rapport aux techniques existantes.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Nous présentons un nouveau protocole qui permet une détection magnétique quantique efficace et optimale même dans des situations avec une large gamme de signaux d'intérêt (SoI) et des contraintes physiques des capteurs quantiques.
En combinant les réseaux neuronaux bayésiens et l’apprentissage par renforcement fédéré, nous améliorons considérablement la précision et l’efficacité des ressources.
Il a bien fonctionné même dans la situation difficile de lecture d'un seul coup.
Il peut contribuer à l’avancement de la détection magnétique quantique basée sur le centre NV.
Limitations:
Le protocole proposé est spécifique aux spins électroniques du centre NV et peut ne pas être directement applicable à d'autres systèmes de capteurs quantiques.
Le réglage des hyperparamètres dans les réseaux neuronaux bayésiens et l’apprentissage par renforcement fédéré peuvent avoir un impact sur les performances.
Une évaluation supplémentaire de la résistance au bruit et aux interférences dans des environnements réels est nécessaire.
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