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量子谱聚类:比较参数化和神经形态量子核

量子物理 2026-04-14 v1

摘要

我们比较了参数化量子核(pQK)与采用 Victor-Purpura 或 van Rossum 核的量子 leaky integrate-and-fire(QLIF) 神经形态计算方法在谱聚类任务中的表现,以及经典径向基函数(RBF)核。绩效评估包括基于标签的分类和聚类指标,以及基于典型 K 均值聚类中使用的肘部曲线预测的每个数据集的最佳聚类数。pQK 通过角编码对特征向量进行编码,旋转角度按参数比例缩放。通过网格搜索优化参数以最大化核-目标对齐,产生反映特征空间距离的核。量子神经形态方法使用 population 编码将数据转换为放电序列,然后使用时间距离度量进行处理。在合成数据集和 \texttt{Iris} 上,QLIF 核通常在分类和聚类性能上优于 pQK。然而,在更高维数据的情景下,如预处理后的 Sloan Digital Sky Survey(\texttt{SDSS}),pQK 的表现更好,这表明在更高维 regime 中可能存在优势。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.07018,
  title  = {Quantum Spectral Clustering: Comparing Parameterized and Neuromorphic Quantum Kernels},
  author = {Donovan Slabbert and Dean Brand and Francesco Petruccione},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.07018},
  year   = {2026}
}

备注

18 pages, 5 figures, 3 tables