量子物理
[提交于 2023年11月30日
(此版本)
, 最新版本 2024年5月22日 (v3)
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标题: 经典和量子图神经网络的不变性与等变性比较
标题: A Comparison Between Invariant and Equivariant Classical and Quantum Graph Neural Networks
摘要: 机器学习算法被广泛依赖于理解欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)中高能粒子碰撞产生的大量数据。 此类碰撞事件的数据可以自然地用图结构表示。 因此,深度几何方法,如图神经网络(GNNs),已被用于高能物理中的各种数据分析任务。 一个典型的任务是喷注标签,其中喷注被视为具有独特特征和粒子间边连接的点云。 LHC粒子数据集的规模和复杂性,以及用于分析它们的计算模型,极大地推动了替代快速高效计算范式的开发,例如量子计算。 此外,为了增强深度网络的有效性和鲁棒性,可以通过使用不变输入和等变层来利用数据中存在的基本对称性。 在本文中,我们对经典图神经网络(GNNs)和等变图神经网络(EGNNs)及其量子对应物:量子图神经网络(QGNNs)和等变量子图神经网络(EQGNN)进行了公平且全面的比较。 这四种架构在二分类任务上进行了基准测试,以分类引发喷注的粒子层次粒子。 根据它们的AUC分数,量子网络被证明优于经典网络。 然而,在实践中看到量子网络的计算优势可能需要等待量子技术及其相关API的进一步发展。
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