数据常可在浅深度载入:来自张量网络的量子电路用于金融、图像、流体与蛋白质
量子物理
2023-12-29 v3 机器学习
数据分析、统计与概率
摘要
尽管在开发研究经典数据集的量子算法方面已取得实质性进展,仅载入经典数据的代价仍是实现量子优势的一大障碍。当使用振幅编码时,载入任意经典向量所需的电路深度相对于量子比特数可达指数级。本文通过两方面贡献解决这一“输入问题”。首先,我们引入一种基于张量网络(TN)理论的电路编译方法。我们的方法——AMLET(利用张量网络的自动多层载入器)——通过精心构造特定TN拓扑实现,并可针对任意电路深度定制。其次,我们在来自四个不同领域的真实经典数据上进行了数值实验:金融、图像、流体力学和蛋白质。据我们所知,这是迄今为止将经典数据载入量子计算机最广泛的数值分析。所需电路深度常比指数级缩放的通用载入算法所需低数个数量级。除引入更高效的载入算法外,本工作表明许多经典数据集可在远短于先前预期的深度下载入,这对在量子计算机上加速经典工作负载具有积极意义。
引用
@article{arxiv.2309.13108,
title = {Data is often loadable in short depth: Quantum circuits from tensor networks for finance, images, fluids, and proteins},
author = {Raghav Jumade and Nicolas PD Sawaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.13108},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 3 figures