量子物理
[提交于 2025年3月3日
]
标题: 振幅编码在量子分类上的局限性
标题: Limitations of Amplitude Encoding on Quantum Classification
摘要: 目前尚不清楚量子机器学习(QML)在处理实际且有意义的任务时是否具有真正的优势。将经典数据编码为量子态是QML中的关键步骤之一。由于在同时将大量$2^{n}$个经典数据编码到$n$个量子比特方面的显著效率,振幅编码被广泛使用。然而,振幅编码对QML的理论影响尚未得到彻底研究。在这项工作中,我们证明,在一些广泛且典型的数据假设下,通过振幅编码编码的量子态的平均值往往会集中于一个特定的状态。这种集中现象严重限制了量子分类器的能力,因为它导致了损失屏障现象,即损失函数有一个无法通过任何优化算法改进的下限。此外,通过数值模拟,我们揭示了振幅编码的一个反直觉现象:随着训练数据量的增加,训练误差可能会增加而不是减少,从而导致新数据预测精度的降低。我们的结果突显了振幅编码在QML中的局限性,并表明应该投入更多努力寻找更有效的编码策略以充分发挥QML的潜力。
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