A photonic chip-based machine learning approach for the prediction of molecular properties

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作者
Jonathan Wei Zhong Lau,Hui Zhang,Lingxiao Wan,Liang Shi,Hong Cai,Xianshu Luo,Patrick Lo,Chee‐Kong Lee,L. C. Kwek,A. Q. Liu
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2203.02285
摘要

Machine learning methods have revolutionized the discovery process of new molecules and materials. However, the intensive training process of neural networks for molecules with ever-increasing complexity has resulted in exponential growth in computation cost, leading to long simulation time and high energy consumption. Photonic chip technology offers an alternative platform for implementing neural networks with faster data processing and lower energy usage compared to digital computers. Photonics technology is naturally capable of implementing complex-valued neural networks at no additional hardware cost. Here, we demonstrate the capability of photonic neural networks for predicting the quantum mechanical properties of molecules. To the best of our knowledge, this work is the first to harness photonic technology for machine learning applications in computational chemistry and molecular sciences, such as drug discovery and materials design. We further show that multiple properties can be learned simultaneously in a photonic chip via a multi-task regression learning algorithm, which is also the first of its kind as well, as most previous works focus on implementing a network in the classification task.
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