Quantum reservoir computing on Pasqal neutral atoms platform

Angelozzi, Simone (2025) Quantum reservoir computing on Pasqal neutral atoms platform. [Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in Physics [LM-DM270]
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Abstract

In this thesis we investigate Quantum Reservoir Computing (QRC) as a non-variational paradigm for quantum machine learning on near-term neutral-atom devices. Motivated by the limitations of NISQ hardware, we implement a QRC pipeline in Pasqal’s Pulser environment that encodes classical inputs into detuning waveforms and extracts embeddings from Pauli-Z and ZZ observables. We design two encoding strategies: a global detuning applied to all atoms and a local detuning. Their performance is benchmarked against a classical PCA baseline using logistic regression. We find that QRC embeddings consistently outperform the classical features, with peak test accuracies of 90.17% (global) and 89.61% (local) compared to ≃ 85% for PCA. The advantage is especially marked in low-data regimes, where quantum dynamics enrich the feature space accessible to linear classifiers. We also identify practical challenges, such as symmetry-induced redundancy in global encoding and the absence of per-qubit detuning in current hardware. This establishes QRC as a promising and experimentally grounded framework to exploit the dynamical richness of neutral-atom platforms for supervised learning in the NISQ era.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea magistrale)
Autore della tesi
Angelozzi, Simone
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
THEORETICAL PHYSICS
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
Quantum Computing,Quantum Machine Learning,Neutral Atoms Platform
Data di discussione della Tesi
25 Settembre 2025
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