Given a large dataset of many tuples, it is hard for users to pick out their preferred tuples. Thus, the preference query problem, which is to find the most preferred tuples from a dataset, is widely discussed in the database area. In this problem, a utility function is given by the user to evaluate to what extent the user prefers a tuple. However, considering a dataset consisting of N tuples, the existing algorithms need O(N) time to answer a query, or need O(N) time for a cold start to answer a query. The reason is that in a classical computer, a linear time is needed to evaluate the utilities by the utility function for N tuples. In this paper, we discuss the Quantum Preference Query (QPQ) problem, where the dataset is given in a quantum memory, and we use a quantum computer to return the answers. Due to quantum parallelism, the quantum algorithm can theoretically perform better than their classical competitors. We discuss this problem in different kinds of input and output. In the QPQ problem, the input can be a number k or a threshold theta. Given k, the problem is to return k tuples with the highest utilities. Given theta, the problem is to return all the tuples with utilities higher than theta. Also, in QPQ problem, the output can be classical (i.e., a list of tuples) or quantum (i.e., a superposition in quantum bits). We proposed four quantum algorithms to solve the problems in the above four scenarios. We analyze the number of memory accesses needed for each quantum algorithm, which shows that the proposed quantum algorithms are at least quadratically faster than their classical competitors. In our experiments, we show that to answer a QPQ problem, the quantum algorithms achieve up to 1000x improvement in number of memory accesses than their classical competitors, which proved that QPQ problem could be a future direction of the study of preference query problems.


翻译:给定一个包含大量元组的大型数据集,用户很难从中挑选出偏好的元组。因此,偏好查询问题——即从数据集中找出最受偏好的元组——在数据库领域被广泛讨论。在此问题中,用户通过一个效用函数来评估其对某个元组的偏好程度。然而,对于一个包含 N 个元组的数据集,现有算法需要 O(N) 的时间来响应一次查询,或在冷启动时需要 O(N) 的时间来响应查询。原因在于,在经典计算机中,对 N 个元组通过效用函数计算效用值需要线性时间。本文探讨量子偏好查询问题,其中数据集存储在量子存储器中,我们使用量子计算机来返回答案。得益于量子并行性,量子算法在理论上可以表现得比经典算法更好。我们在不同类型的输入和输出下讨论此问题。在 QPQ 问题中,输入可以是一个数字 k 或一个阈值 θ。给定 k,问题在于返回效用最高的 k 个元组。给定 θ,问题在于返回所有效用高于 θ 的元组。同时,在 QPQ 问题中,输出可以是经典的(即一个元组列表)或量子的(即量子比特中的叠加态)。我们提出了四种量子算法来解决上述四种场景中的问题。我们分析了每种量子算法所需的内存访问次数,结果表明所提出的量子算法至少比经典算法快二次方。在我们的实验中,我们展示了在回答 QPQ 问题时,量子算法在内存访问次数上相比经典算法实现了高达 1000 倍的改进,这证明 QPQ 问题可能成为未来偏好查询问题研究的一个方向。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月10日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
2+阅读 · 54分钟前
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:21
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:13
《基于Transformer的异常舰船导航识别与跟踪》80页
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
3+阅读 · 今天2:37
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
伊朗战争停火期间美军关键弹药状况分析
专知会员服务
8+阅读 · 4月22日
电子战革命:塑造战场的十年突破(2015–2025)
人工智能即服务与未来战争(印度视角)
专知会员服务
5+阅读 · 4月22日
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月11日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月10日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月3日
Disentangled Information Bottleneck
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月22日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员