量子物理
[提交于 2024年5月1日
(v1)
,最后修订 2025年1月13日 (此版本, v3)]
标题: QUACK:量子对齐质心核
标题: QUACK: Quantum Aligned Centroid Kernel
摘要: 量子计算(QC)似乎在机器学习(ML)中显示出应用潜力。 特别是量子核方法(QKM)在监督式ML任务中表现出有前景的特性。 然而,核方法的一个主要缺点是其与训练样本数量呈不利的二次增长关系。 结合目前可用的量子硬件(NISQ设备)所施加的限制,包括低量子比特相干时间、少量量子比特和高错误率,目前在工业相关规模上使用QC进行ML是不可能的。 作为改善QKM潜在应用的一个小步骤,我们引入了QUACK,这是一种量子核算法,其时间复杂度在训练过程中与样本数量呈线性关系,并且在推理阶段独立于训练样本数量。 在训练过程中,仅计算样本和类别中心的核条目,即 核的最大形状为n个样本和c个类别的(n, c)。 在训练过程中,量子核的参数和质心的位置是迭代优化的。 在推理阶段,对于每个新样本,电路仅针对每个质心进行评估,即 c次。 我们证明,尽管如此,QUACK算法仍然能提供令人满意的结果,并且在训练期间能够达到与经典核方法相似的水平。 此外,我们的(模拟)算法能够在没有任何降维的情况下处理高维数据集,如具有784个特征的MNIST。
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