Redes neurais clássicas e quânticas

dc.contributor.advisor-co1gomes, Raphael Fortes Infante
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5150160591123690
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7199-6533
dc.contributor.advisor1vilas boas, Celso jorge
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/5700887540085418
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5622-786X
dc.contributor.authorLima, Gubio Gomes De
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/5309772213422223
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-4551-3251
dc.contributor.refereeCastelano , Leonardo klerber
dc.contributor.refereeFanchini, Felipe fernandes
dc.contributor.refereeDias, Rodrigo Alvez
dc.contributor.refereeCruz, Cleber do Santos
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/1397190485811267
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3479575257091790
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8884890472193474
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3506640660949631
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-4746-3657
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-5638-4355
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-3297-905X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-3318-1111
dc.date.accessioned2026-08-31T12:53:35Z
dc.date.issued2025-12-19
dc.description.abstractThis Ph.D. Thesis is dedicated to the integrated study of classical and quantum neural networks applied to physical systems, with emphasis on continuous-variable quantum computing (CVQC), physics-informed inverse problems, and second-order neurons with mixed functions for solving differential equations. The investigation is structured into four parts and demonstrates: the feasibility of QNNs in CVQC for regression tasks; the robustness of the PINNverse method for parameter inference in open systems; and the gains in accuracy and interpretability provided by mixed-function neurons, which enable parsimonious functional compositions. In the numerical results, the application of quantum neural networks to regression problems stands out, achieving errors on the order of 10−5. When comparing quantum and classical neural networks, an advantage was observed for the quantum case in obtaining solutions for sinusoidal functions, depending on the comparison criteria and the hyperparameters defined for the classical network. The PINNverse method demonstrated the ability to recover Hamiltonian parameters and dissipative rates with high precision, even in the presence of simulated noisy data. When applied to experimental data, the method showed excellent agreement with values reported in the literature, achieving errors smaller than those of the comparative models. Finally, in the MixFunn and Mix2Funn architectures, the model achieved low errors between analytical and simulated solutions, while also being capable of extracting the analytical expression itself. Another relevant result was the advantage in the number of parameters required to solve the differential equations, evidencing the structural efficiency of the proposed model.eng
dc.description.resumoEsta tese de doutorado é dedicada ao estudo integrado de redes neurais clássicas e redes neurais quânticas (QNNs) aplicadas a sistemas físicos, com ênfase em computação quântica de variáveis contínuas (CQVC), problemas inversos informados por física (PINNverse) e neurônios de segunda ordem com funções mistas para resolver equações diferenciais. A investigação está estruturada em quatro partes e demonstra: a viabilidade das QNNs em CQVC para tarefas de regressão; a robustez do método PINNverse na inferência de parâmetros em sistemas abertos; e os ganhos de acurácia e interpretabilidade proporcionados por neurônios de função mista, que possibilitam composições funcionais parcimoniosas. Nos nossos resultados numéricos, destaca-se a aplicação de redes neurais quânticas a problemas de regressão, alcançando erros da ordem de 10−5. Na comparação entre redes neurais quânticas e clássicas, observou-se uma vantagem no caso quântico na obtenção das soluções para funções seno, dependendo do critério de comparação e dos hiperparâmetros definidos na rede clássica. O PINNverse demonstrou capacidade de recuperar parâmetros hamiltonianos e taxas dissipativas com boa precisão, mesmo em contextos com dados simulados e ruidosos. Na aplicação a dados experimentais, o método apresentou excelente concordância com valores reportados na literatura, obtendo erro inferior ao dos modelos comparativos. Por fim, nas arquiteturas MixFunn e Mix2Funn, o modelo alcançou um baixo erro entre as soluções analítica e simulada, além de ser capaz de extrair a expressão analítica correspondente. Um resultado relevante foi a redução observada no número de parâmetros necessários para resolver as equações diferenciais, o que evidencia a eficiência estrutural do modelo proposto.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipId140468/2022-6, CNPQ
dc.identifier.citationLIMA, Gubio Gomes De. Redes neurais clássicas e quânticas. 2025. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24605.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24605
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGF
dc.relation.urihttps://www.scielo.br/j/rbef/a/LzrqJ4qwLy7MTWD5cCZ5w4P/
dc.relation.urihttps://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/ae2164
dc.relation.urihttps://arxiv.org/abs/2503.22528
dc.relation.urihttps://arxiv.org/pdf/2509.00854
dc.relation.urihttps://arxiv.org/abs/2507.12552
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectClassical Neural Networkseng
dc.subjectQuantum Neural Networkseng
dc.subjectPhysics-Informed Neural Networkseng
dc.subjectContinuous-Variable Quantum Computingeng
dc.subjectInverse Problemseng
dc.subjectMixFunneng
dc.subjectRedes Neuras Clássicaspor
dc.subjectRedes Neuras Quânticapor
dc.subjectRedes Neurais Informada por Físicapor
dc.subjectComputação Quântica com Variáveis Continuaspor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERAL::FISICA CLASSICA E FISICA QUANTICA; MECANICA E CAMPOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleRedes neurais clássicas e quânticaspor
dc.title.alternativeClassical and quantum neural networkseng
dc.typeTese

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