Quantum computing has long promised transformative advances in data analysis, yet practical quantum machine learning has remained elusive due to fundamental obstacles such as a steep quantum cost for the loading of classical data and poor trainability of many quantum machine learning algorithms designed for near-term quantum hardware. In this work, we show that one can overcome these obstacles by using a linear Hamiltonian-based machine learning method which provides a compact quantum representation of classical data via ground state problems for k-local Hamiltonians. We use the recent sample-based Krylov quantum diagonalization method to compute low-energy states of the data Hamiltonians, whose parameters are trained to express classical datasets through local gradients. We demonstrate the efficacy and scalability of the methods by performing experiments on benchmark datasets using up to 50 qubits of an IBM Heron quantum processor.


翻译:量子计算长期以来一直承诺在数据分析领域带来变革性进展,然而,由于存在根本性障碍,实用的量子机器学习仍然难以实现。这些障碍包括加载经典数据所需的高昂量子成本,以及为近期量子硬件设计的许多量子机器学习算法训练性差。在本工作中,我们证明,通过使用一种基于线性哈密顿量的机器学习方法,可以克服这些障碍。该方法通过k-局域哈密顿量的基态问题,为经典数据提供了一种紧凑的量子表示。我们使用最新的基于样本的Krylov量子对角化方法来计算数据哈密顿量的低能态,其参数通过局部梯度进行训练,以表达经典数据集。我们通过在IBM Heron量子处理器上使用多达50个量子比特对基准数据集进行实验,证明了这些方法的有效性和可扩展性。

0
下载
关闭预览

相关内容

量子机器学习综述
专知会员服务
57+阅读 · 2024年2月18日
《量子机器学习》最新综述
专知会员服务
41+阅读 · 2023年8月24日
【MIT博士论文】量子计算中的人工智能前景, 253页pdf
专知会员服务
45+阅读 · 2023年8月23日
《量子技术中的人工智能和机器学习》
专知会员服务
43+阅读 · 2023年3月14日
量子机器学习的基础和应用:一个简明文献综述
专知会员服务
40+阅读 · 2022年6月28日
清华大学《高级机器学习》课程
专知
40+阅读 · 2020年7月21日
深度学习时代的图模型,清华发文综述图网络
GAN生成式对抗网络
13+阅读 · 2018年12月23日
展望:模型驱动的深度学习
人工智能学家
12+阅读 · 2018年1月23日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017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
17+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 · 2015年12月31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
3+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
Arxiv
0+阅读 · 1月21日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:50
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
9+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
11+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
11+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
13+阅读 · 8月8日
相关基金
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017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
17+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 · 2015年12月31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
3+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员