جوليان جاكون1,2كريستا زوفل1,3، جوزيبي كارليو2، وستيفان فورنر1
1IBM Quantum ، IBM Research - زيورخ ، CH-8803 Rüschlikon ، سويسرا
2معهد الفيزياء ، École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ، CH-1015 Lausanne ، سويسرا
3معهد الفيزياء النظرية ، ETH زيورخ ، CH-8092 زيورخ ، سويسرا
تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.
ملخص
مصفوفة معلومات الكم فيشر (QFIM) هي مقياس مركزي في الخوارزميات الواعدة ، مثل نزول التدرج الطبيعي الكمي والتطور الزمني الخيالي المتغير. ومع ذلك ، فإن حساب QFIM الكامل لنموذج مع معلمات $ d $ مكلف من الناحية الحسابية ويتطلب عمومًا تقييمات دالة $ mathcal {O} (d ^ 2) $. لمعالجة هذه التكاليف المتزايدة في مساحات المعلمات عالية الأبعاد ، نقترح استخدام تقنيات التقريب العشوائي للاضطراب المتزامن لتقريب QFIM بتكلفة ثابتة. نقدم الخوارزمية الناتجة ونطبقها بنجاح لإعداد حالات هاميلتون الأرضية وتدريب آلات بولتزمان الكمومية المتغيرة.
► بيانات BibTeX
ferences المراجع
[1] آلان أسبورو جوزيك ، أنتوني دي دوتوي ، بيتر جيه لوف ، ومارتن هيد جوردون. حساب الكم المحاكاة للطاقات الجزيئية. Science، 309 (5741): 1704-1707 ، سبتمبر 2005. 10.1126 / العلوم .1113479.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1113479
[2] ألبرتو بيروزو وآخرون. حل متغير للقيمة الذاتية على معالج كمومي ضوئي. اتصالات الطبيعة ، 5:4213 ، يوليو 2014. 10.1038 / ncomms5213.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213
[3] ماري كارمن بانيولس وآخرون. محاكاة نظريات مقياس الشبكة في تقنيات الكم. المجلة الفيزيائية الأوروبية D، 74 (8): 165 ، أغسطس 2020. 10.1140 / epjd / e2020-100571-8.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2020-100571-8
[4] أليخاندرو بيردومو أورتيز ، ونيل ديكسون ، ومارشال درو بروك ، وجوردي روز ، وآلان أسبورو-جوزيك. العثور على مطابقة منخفضة الطاقة لنماذج البروتين الشبكي عن طريق التلدين الكمي. التقارير العلمية ، 2: 571 ، أغسطس 2012. 10.1038 / srep00571.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / srep00571
[5] مارك فنغروث وتوماش بابيج وكريستوفر إنغ. عامل بديل كمي ansatz مع قيود صلبة وناعمة لطي البروتين الشبكي. arXiv ، أكتوبر 2018. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1810.13411.
أرخايف: 1810.13411
[6] أنطون روبرت ، باناجيوتيس ك. باركوتسوس وستيفان وورنر وإيفانو تافيرنيللي. خوارزمية كم فعالة من حيث الموارد لطي البروتين. npj Quantum Information، 7 (1): 38 ، فبراير 2021. ISSN 2056-6387. 10.1038 / s41534-021-00368-4.
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00368-4
[7] إدوارد فارحي وجيفري غولدستون وسام جوتمان. خوارزمية التحسين الكمي التقريبي. arXiv ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2014. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1411.4028.
أرخايف: 1411.4028
[8] أوستن جيليام ، وستيفان فورنر ، وكونستانتين جونسيوليا. Grover Adaptive Search for مقيد متعدد الحدود ثنائي الحدود الأمثل. arXiv ، كانون الأول (ديسمبر) 2019. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1912.04088. 10.22331 / س 2021-04-08-428.
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-08-428
أرخايف: 1912.04088
[9] لي براين ، ودانييل ج.إيجر ، وجنيفر جليك ، وستيفان وورنر. تطبيق خوارزميات الكم للتحسين الثنائي المختلط على تسوية المعاملات. arXiv ، أكتوبر 2019. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1910.05788. 10.1109 / TQE.2021.3063635.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3063635
أرخايف: 1910.05788
[10] ج. جاكون ، سي زوفال ، وس. وورنر. تحسين الكم القائم على المحاكاة. في عام 2020 مؤتمر IEEE الدولي للحوسبة الكمية والهندسة (QCE) ، الصفحات 47-55 ، 2020. 10.1109 / QCE49297.2020.00017.
https: / / doi.org/10.1109 / QCE49297.2020.00017
[11] DJ Egger et al. الحوسبة الكمية للتمويل: أحدث آفاق المستقبل. معاملات IEEE على هندسة الكم ، 1: 1-24 ، 2020. 10.1109 / TQE.2020.3030314.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3030314
[12] JS Otterbach et al. التعلم الآلي غير الخاضع للإشراف على جهاز كمبيوتر كم هجين. arXiv ، كانون الأول (ديسمبر) 2017. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1712.05771.
أرخايف: 1712.05771
[13] Vojtěch Havlíček وآخرون. التعلم الخاضع للإشراف مع مساحات الميزات المحسنة الكم. Nature، 567 (7747): 209–212، March 2019. 10.1038 / s41586-019-0980-2.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-0980-2
[14] ماريا شولد. نماذج التعلم الآلي الكمي هي طرق نواة. arXiv ، كانون الثاني (يناير) 2021. URL https: / / arxiv.org/ abs / 2101.11020.
أرخايف: 2101.11020
[15] نيكولاج مول وآخرون. التحسين الكمي باستخدام الخوارزميات المتغيرة على الأجهزة الكمومية على المدى القريب. علوم وتكنولوجيا الكم ، 3 (3): 030503 ، يوليو 2018. 10.1088 / 2058-9565 / aab822.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aab822
[16] سام مكاردل وآخرون. محاكاة كمومية متغيرة تعتمد على ansatz لتطور الزمن التخيلي. npj Quantum Information، 5 (1) ، سبتمبر 2019. ISSN 2056-6387. 10.1038 / s41534-019-0187-2.
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0187-2
[17] شياو يوان ، سوجورو إندو ، تشي تشاو ، ينج لي ، وسيمون سي بنجامين. نظرية محاكاة الكم التغييري. الكم ، 3: 191 ، أكتوبر 2019. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2019-10-07-191.
https://doi.org/10.22331/q-2019-10-07-191
[18] كريستا زوفال وأوريلين لوتشي وستيفان وورنر. آلات بولتزمان الكم المتغيرة. ذكاء آلة الكم ، 3: 7 ، 2020. ISSN 2524-4914. 10.1007 / s42484-020-00033-7.
https://doi.org/10.1007/s42484-020-00033-7
[19] تاكو ماتسوي. ميكانيكا الإحصاء الكمومي وشبه مجموعة فيلر. اتصالات الكم الاحتمالية ، 1998. 10.1142 / 9789812816054_0004.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1142 / 9789812816054_0004
[20] مسعود خلخالي وماتيلدا ماركولي. دعوة إلى الهندسة غير التبادلية. العالمية العلمية ، 2008. 10.1142 / 6422.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1142 / 6422
[21] ج. إيسرت ، إم فريزدورف ، وجوجولين سي. أنظمة الأجسام المتعددة الكمومية خارج التوازن. فيزياء الطبيعة، 11 (2)، 2015. 10.1038 / nphys3215.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3215
[22] فرناندو جي إس إل برانداو وآخرون. حلول Quantum SDP: تسريع كبير وتحسين وتطبيقات للتعلم الكمي. arXiv، 2017. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1710.02581.
أرخايف: 1710.02581
[23] محمد حسين أمين ، يفجيني أندرياش ، جايسون رولف ، بوهدان كولشيتسكي ، وروجر ملكو. آلة الكم بولتزمان. فيز. القس X ، 8 ، 2018. 10.1103 / PhysRevX.8.021050.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021050
[24] جيمس ستوكس ، وجوش إيزاك ، وناثان كيلوران ، وجوزيبي كارليو. التدرج الطبيعي الكم. الكم ، 4: 269 ، مايو 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2020-05-25-269.
https://doi.org/10.22331/q-2020-05-25-269
[25] S. Amari و SC Douglas. لماذا التدرج الطبيعي؟ في وقائع المؤتمر الدولي IEEE لعام 1998 حول الصوتيات والكلام ومعالجة الإشارات ، ICASSP '98 (Cat. No.98CH36181) ، المجلد 2 ، الصفحات 1213-1216 المجلد 2 ، 1998. 10.1109 / ICASSP.1998.675489.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ICASSP.1998.675489
[26] جي سي سبال. التقريب العشوائي متعدد المتغيرات باستخدام تقريب التدرج الاضطرابي المتزامن. معاملات IEEE على التحكم الآلي ، 37 (3): 332–341 ، 1992. 10.1109 / 9.119632.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / 9.119632
[27] لينجياو مينج وجيمس سي سبال. حساب فعال لمصفوفة معلومات الصياد في خوارزمية em. في عام 2017 المؤتمر السنوي الحادي والخمسين لعلوم ونظم المعلومات (CISS) ، الصفحات 51-1 ، 6. 2017 / CISS.10.1109.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / CISS.2017.7926126
[28] أ. كوشي. الميثود العام لتحليل نظم المعادلات المماثلة. CR أكاد. علوم. باريس ، 25: 536-538 ، 1847. 10.1017 / cbo9780511702396.063.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511702396.063
[29] جي سي سبال. التحسين العشوائي المعجل من الدرجة الثانية باستخدام قياسات الوظيفة فقط. في وقائع المؤتمر السادس والثلاثين IEEE حول القرار والتحكم ، المجلد 36 ، الصفحات 2-1417 المجلد 1424 ، ديسمبر 2. 1997 / CDC.10.1109. ISSN: 1997.657661-0191.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / CDC.1997.657661
[30] يوان ياو ، وبيير كوسينوت ، وأليكس فينيرون ، وفيليبو مياتو. تحسين التدرج الطبيعي لدارات الكم البصرية. arXiv ، يونيو 2021. URL https: / / arxiv.org/ abs / 2106.13660.
أرخايف: 2106.13660
[31] ماريا شولد ، فيل بيرغولم ، كريستيان غوغولين ، جوش إيزاك وناثان كيلوران. تقييم التدرجات التحليلية على العتاد الكمي. فيز. القس أ ، 99 (3): 032331 ، مارس 2019. 10.1103 / PhysRevA.99.032331.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032331
[32] يوهانس جاكوب ماير. معلومات فيشر في تطبيقات الكم صاخبة على نطاق متوسط. كوانتم ، 5: 539 ، سبتمبر 2021. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2021-09-09-539.
https://doi.org/10.22331/q-2021-09-09-539
[33] أندريا ماري وتوماس آر بروملي وناثان كيلوران. تقدير التدرج اللوني ومشتقات الرتبة الأعلى على العتاد الكمومي. فيز. القس أ ، 103 (1): 012405 ، يناير 2021. 10.1103 / PhysRevA.103.012405.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012405
[34] هاري بورمان وريتشارد كليف وجون واتروس ورونالد دي وولف. البصمات الكمومية. فيز. القس ليت. ، 87 (16): 167902 ، سبتمبر 2001. 10.1103 / PhysRevLett.87.167902.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.167902
[35] لوكاس سينسيو ، يجيت سوباشي ، أندرو ت. سورنبورجر ، وباتريك جيه كولز. تعلم خوارزمية الكم لتداخل الحالة. arXiv ، تشرين الثاني (نوفمبر) 2018. URL http: / / arxiv.org/ abs / 1803.04114. 10.1088 / 1367-2630 / aae94a.
https: / / doi.org / 10.1088 / 1367-2630 / aae94a
أرخايف: 1803.04114
[36] أ. إلبن ، ب. فيرمرش ، سي إف روس ، ب. زولر. الارتباطات الإحصائية بين القياسات العشوائية محليًا: صندوق أدوات لسبر التشابك في الحالات الكمومية للعديد من الأجسام. فيز. القس أ ، 99 (5) ، مايو 2019. 10.1103 / PhysRevA.99.052323.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052323
[37] Kristan Temme و Tobias J. Osborne و Karl Gerd H. Vollbrecht و David Poulin و Frank Verstraete. أخذ عينات مدينة الكم. Nature، 471، 2011. 10.1038 / nature09770.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature09770
[38] مان هونغ يونغ وآلان أسبورو غوزيك. خوارزمية متروبوليس الكمومية. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 109 (3) ، 2012. 10.1073 / pnas.1111758109.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1111758109
[39] ديفيد بولين وباول ووجان. أخذ عينات من حالة جيبس الكم الحراري وتقييم وظائف التقسيم باستخدام كمبيوتر كمي. فيز. القس ليت.، 103 (22)، 2009. 10.1103 / PhysRevLett.103.220502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.220502
[40] ماريو موتا وآخرون. تحديد حالات eigenstates والحالات الحرارية على جهاز كمبيوتر كمي باستخدام التطور الزمني التخيلي الكمي. فيزياء الطبيعة، 16 (2)، 2020. 10.1038 / s41567-019-0704-4.
https://doi.org/10.1038/s41567-019-0704-4
[41] فرناندو جي إس إل برانداو ومايكل جيه كاستوريانو. طول الارتباط المحدود يعني تحضيرًا فعالًا للحالات الحرارية الكمية. الاتصالات في الفيزياء الرياضية ، 365 (1) ، 2019. 10.1007 / s00220-018-3150-8.
https://doi.org/10.1007/s00220-018-3150-8
[42] مايكل جيه كاستوريانو وفرناندو جي إس إل برانداو. أخذ عينات جيبس الكم: حالة التنقل. الاتصالات في الفيزياء الرياضية ، 344 (3) ، 2016. 10.1007 / s00220-016-2641-8.
https://doi.org/10.1007/s00220-016-2641-8
[43] جينغشيانغ وو وتيموثي هـ. هسيه. محاكاة الكم الحرارية المتغيرة عبر Thermofield Double States. فيز. القس Lett.، 123 (22)، 2019. 10.1103 / PhysRevLett.123.220502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.220502
[44] أنيربان تشودري ، جوانج هاو لو ، وناثان ويب. خوارزمية الكم المتغيرة لإعداد حالات جيبس الكم. arXiv، 2020. URL https: / / arxiv.org/ abs / 2002.00055.
أرخايف: 2002.00055
[45] ميلادي ماكلاكلان. حل متغير لمعادلة شرودنغر المعتمدة على الوقت. الفيزياء الجزيئية، 8 (1) ، 1964. 10.1080 / 00268976400100041.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00268976400100041
[46] هيكتور أبراهام وآخرون. Qiskit: إطار مفتوح المصدر للحوسبة الكمومية. 2019. 10.5281 / zenodo.2562110.
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.2562110
[47] IBM Quantum ، 2021. URL https: / / quantum-computing.ibm.com/ services / docs / services / runtime /.
https: / / quantum-computing.ibm.com/ services / docs / services / runtime /
[48] سيرجي برافي ، جاي إم غامبيتا ، أنطونيو ميزاكابو ، وكريستان تيم. تقليص الكيوبتات لمحاكاة الهاملتونيين الفرميونيين. arXiv، 2017. URL https: / / arxiv.org/ abs / 1701.08213.
أرخايف: 1701.08213
[49] أبهيناف كاندالا وآخرون. eigensolver الكم المتغير الفعال للأجهزة للجزيئات الصغيرة والمغناطيس الكمومي. Nature، 549 (7671): 242–246، September 2017. 10.1038 / Nature23879.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879
[50] أبيناف كاندالا ، وكريستان تيم ، وأنطونيو دي كوركوليس ، وأنطونيو ميزاكابو ، وجيري إم تشاو ، وجاي إم غامبيتا. يعمل تخفيف الأخطاء على توسيع النطاق الحسابي للمعالج الكمومي الصاخب. الطبيعة ، 567 (7749): 491-495 ، مارس 2019. 10.1038 / s41586-019-1040-7.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1040-7
[51] جوناس إم كوبلر وأندرو أراسميث ولوكاس سينسيو وباتريك جيه كولز. مُحسِّن تكيفي لخوارزميات متغيرة للقياس والاقتصاد. الكم ، 4: 263 ، مايو 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331 / q-2020-05-11-263.
https://doi.org/10.22331/q-2020-05-11-263
دليلنا يستخدم من قبل
[1] Tobias Haug و Kishor Bharti و MS Kim ، "السعة والهندسة الكمومية للدارات الكمومية ذات المعلمات" ، أرخايف: 2102.01659.
[2] يوهانس جاكوب ماير ، "معلومات فيشر في تطبيقات الكم صاخبة وسيطة النطاق" ، أرخايف: 2103.15191.
[3] Tobias Haug و MS Kim ، "التدريب الأمثل لخوارزميات الكم المتغيرة بدون هضاب قاحلة" ، أرخايف: 2104.14543.
[4] Tobias Haug و MS Kim ، "دائرة الكم ذات المعلمات الطبيعية" ، أرخايف: 2107.14063.
[5] مارتن لاروكا ، وناثان جو ، ودييجو غارسيا مارتين ، وباتريك ج.كولز ، وم. أرخايف: 2109.11676.
[6] كريستا زوفال ، وديفيد سوتر ، وستيفان وورنر ، "حدود الخطأ لتغير الزمن الكمي المتغير" ، أرخايف: 2108.00022.
[7] آنا لوباتنيكوفا ومينه-نجوك تران ، "التدرج الطبيعي الكمي للبايز المتغيرة" ، أرخايف: 2106.05807.
الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2021-10-23 12:31:38). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.
On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2021-10-23 12:31:36).
نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.
أفلاطون. Web3 مُعاد تصوره. تضخيم ذكاء البيانات.
انقر هنا للوصول.
المصدر: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-10-20-567/
