We present quantum speedups for sampling from distributions of the form $π\propto e^{-f}$ on $\mathbb{R}^d$. We consider two stochastic oracle models: a stochastic gradient oracle, where $f=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n f_i $ and component gradients $\{\nabla f_i\}_{i \in [n]}$ are available, and a stochastic evaluation oracle, where only noisy values of $f$ are available. Our framework accelerates classical stochastic Langevin Monte Carlo (LMC) and Hamiltonian Monte Carlo (HMC) algorithms by replacing stochastic gradient estimators with variance-controlled quantum mean estimation and gradient estimation subroutines. Unlike quantum walk based approaches, our algorithms do not require reversibility or exact gradients, and they preserve the structure of the underlying Markov chain. In the finite-sum setting, quantum mean estimation combined with classical variance-reduction techniques improves the stochastic gradient-query complexity for the approximate sampling task. In the stochastic zeroth-order setting, we develop gradient estimators robust to noisy function evaluations, yielding improved evaluation complexity for LMC and HMC. These results apply to strongly log-concave and/or non-log-concave distributions satisfying a log-Sobolev inequality, with convergence guarantees in Wasserstein distance and Kullback--Leibler divergence. We also show that faster sampling methods lead to quantum speedups for optimization, including for non-smooth and approximately convex objectives.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【博士论文】基于冲量的加速优化算法
专知会员服务
28+阅读 · 2021年11月29日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
超全总结:神经网络加速之量化模型 | 附带代码
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
VIP会员
最新内容
《最强大的军事网状网络》
专知会员服务
7+阅读 · 9月7日
《预测陆军征兵任务分配》110页
专知会员服务
5+阅读 · 9月7日
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
11+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
11+阅读 · 9月1日
相关VIP内容
【博士论文】基于冲量的加速优化算法
专知会员服务
28+阅读 · 2021年11月29日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
超全总结:神经网络加速之量化模型 | 附带代码
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员