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寻找量子优势:估计量子核方法中的运行次数

量子物理 2024-07-23 v1 机器学习

摘要

量子机器学习(QML)通过量子核机器等方法引起了广泛关注。尽管这些方法前景可观,但其量子特性带来了固有的挑战。一个主要挑战是,由于在量子设备上执行的电路运行次数有限,导致估计的核值分辨率受限。在本研究中,我们提出了一套全面的规则和启发式方法,用于估计量子核方法所需的电路运行次数。我们引入了两种需要通过额外电路运行来提高测量精度的关键效应:扩散效应和集中效应。我们在保真度量子核和投影量子核的背景下分析了这些效应。为了解决这些现象,我们开发了一种估计所需核值精度的方法,进而将其转化为电路运行次数。我们的方法通过广泛的数值模拟得到验证,重点关注指数值集中问题。我们强调,量子核方法不仅应从机器学习性能的角度考虑,还应从资源消耗的角度考虑。这些结果为量子核方法的可能优势提供了见解,为其在量子机器学习任务中的应用提供了指导。

关键词

引用

@article{arxiv.2407.15776,
  title  = {In Search of Quantum Advantage: Estimating the Number of Shots in Quantum Kernel Methods},
  author = {Artur Miroszewski and Marco Fellous Asiani and Jakub Mielczarek and Bertrand Le Saux and Jakub Nalepa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2407.15776},
  year   = {2024}
}

备注

18 + 13 pages, 8 figures. This manuscript is a first release that will be improved in future versions. We wanted to provide this preview now as we recently became aware of extensive modifications in arXiv:2208.11060