量子物理
[提交于 2024年12月12日
]
标题: 基于量子核的长短期记忆网络在气候时间序列预测中的应用
标题: Quantum Kernel-Based Long Short-term Memory for Climate Time-Series Forecasting
摘要: 我们提出基于量子核的长短期记忆(QK-LSTM)网络,该网络将量子核方法集成到经典LSTM架构中,以提高气候时间序列预测任务(如空气质量指数(AQI)预测)的预测准确性和计算效率。 通过将经典输入嵌入高维量子特征空间,QK-LSTM能够以更少的可训练参数捕捉复杂的非线性依赖关系和时间动态。 利用量子核方法可以高效计算量子空间中的内积,解决了经典模型和变分量子电路模型所面临的计算挑战。 QK-LSTM专为噪声中等规模量子(NISQ)时代设计,支持可扩展的混合量子-经典实现。 实验结果表明,QK-LSTM在AQI预测中优于经典LSTM网络,展示了其在环境监测和资源受限场景中的潜力,同时突显了量子增强机器学习框架在处理大规模、高维气候数据集方面的广泛应用前景。
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