जेफिरनेट लोगो

क्वांटम फिशर सूचना का एक साथ परेशानी स्टोकेस्टिक अनुमान

दिनांक:

जूलियन गाकोन1,2, क्रिस्टा ज़ौफली1,3, ग्यूसेप कार्लियो2, और स्टीफन वोर्नर1

1आईबीएम क्वांटम, आईबीएम रिसर्च - ज्यूरिख, सीएच-8803 रुश्लिकॉन, स्विट्जरलैंड
2इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स, इकोले पॉलीटेक्निक फेडरेल डी लॉज़ेन (ईपीएफएल), सीएच-1015 लॉज़ेन, स्विट्जरलैंड
3सैद्धांतिक भौतिकी संस्थान, ईटीएच ज्यूरिख, सीएच-८०९२ ज्यूरिख, स्विटजरलैंड

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सार

क्वांटम फिशर इंफॉर्मेशन मैट्रिक्स (QFIM) होनहार एल्गोरिदम में एक केंद्रीय मीट्रिक है, जैसे कि क्वांटम नेचुरल ग्रेडिएंट डिसेंट और वेरिएशनल क्वांटम इमेजिनरी टाइम इवोल्यूशन। हालांकि, $d$ पैरामीटर वाले मॉडल के लिए पूर्ण QFIM की गणना करना कम्प्यूटेशनल रूप से महंगा है और आमतौर पर $mathcal{O}(d^2)$ फ़ंक्शन मूल्यांकन की आवश्यकता होती है। उच्च-आयामी पैरामीटर रिक्त स्थान में इन बढ़ती लागतों का समाधान करने के लिए, हम एक स्थिर लागत पर QFIM को अनुमानित करने के लिए एक साथ गड़बड़ी स्टोकेस्टिक सन्निकटन तकनीकों का उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं। हम परिणामी एल्गोरिथम प्रस्तुत करते हैं और हैमिल्टन के जमीनी राज्यों को तैयार करने और वैरिएशनल क्वांटम बोल्ट्जमैन मशीनों को प्रशिक्षित करने के लिए इसे सफलतापूर्वक लागू करते हैं।

► BibTeX डेटा

► संदर्भ

[1] एलन असपुरु-गुज़िक, एंथनी डी. दुतोई, पीटर जे. लव, और मार्टिन हेड-गॉर्डन। आणविक ऊर्जा की नकली क्वांटम संगणना। विज्ञान, 309 (5741): 1704-1707, सितंबर 2005। 10.1126/विज्ञान.1113479।
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1113479

[2] अल्बर्टो पेरुज़ो एट अल। फोटोनिक क्वांटम प्रोसेसर पर एक वेरिएबल आइजेनवेल्यू सॉल्वर। नेचर कम्युनिकेशंस, 5:4213, जुलाई 2014। 10.1038/एनकॉम्स5213।
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213

[3] मारी कारमेन बानुल्स एट अल। क्वांटम प्रौद्योगिकियों के भीतर जाली गेज सिद्धांतों का अनुकरण। यूरोपियन फिजिकल जर्नल डी, 74 (8): 165, अगस्त 2020। 10.1140/एपीजेडी/ई2020-100571-8।
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2020-100571-8

[4] एलेजांद्रो पेर्डोमो-ओर्टिज़, नील डिक्सन, मार्शल ड्रू-ब्रुक, जियोर्डी रोज़ और एलन असपुरु-गुज़िक। क्वांटम एनीलिंग द्वारा जाली प्रोटीन मॉडल की कम-ऊर्जा अनुरूपता ढूँढना। वैज्ञानिक रिपोर्ट, 2:571, अगस्त 2012। 10.1038/एसआरईपी00571।
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep00571

[5] मार्क फ़िंगरहुथ, टॉमस बाबेज और क्रिस्टोफर इंग। जाली प्रोटीन तह के लिए कठोर और नरम बाधाओं के साथ एक क्वांटम वैकल्पिक ऑपरेटर ansatz। arXiv, अक्टूबर 2018। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​1810.13411।
arXiv: 1810.13411

[6] एंटोन रॉबर्ट, पैनागियोटिस केएल। Barkoutsos, स्टीफन वोर्नर, और इवानो टैवर्नली। प्रोटीन तह के लिए संसाधन-कुशल क्वांटम एल्गोरिथम। एनपीजे क्वांटम सूचना, 7 (1): 38, फरवरी 2021। आईएसएसएन 2056-6387। 10.1038/एस41534-021-00368-4।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00368-4

[7] एडवर्ड फरही, जेफरी गोल्डस्टोन और सैम गुटमैन। एक क्वांटम अनुमानित अनुकूलन एल्गोरिथम। arXiv, नवंबर 2014. यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​1411.4028.
arXiv: 1411.4028

[8] ऑस्टिन गिलियम, स्टीफ़न वोर्नर, और कॉन्स्टेंटिन गोंसियुलिया। प्रतिबंधित बहुपद द्विआधारी अनुकूलन के लिए ग्रोवर अनुकूली खोज। arXiv, दिसंबर 2019। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​1912.04088। 10.22331/क्यू-2021-04-08-428।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-08-428
arXiv: 1912.04088

[9] ली ब्रेन, डेनियल जे. एगर, जेनिफर ग्लिक और स्टीफ़न वोर्नर। मिश्रित बाइनरी ऑप्टिमाइज़ेशन के लिए क्वांटम एल्गोरिदम लेनदेन निपटान पर लागू होते हैं। arXiv, अक्टूबर 2019। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​1910.05788। 10.1109/टीक्यूई.2021.3063635।
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3063635
arXiv: 1910.05788

[10] जे. गाकोन, सी. ज़ौफ़ल, और एस. वोर्नर। क्वांटम-वर्धित सिमुलेशन-आधारित अनुकूलन। क्वांटम कंप्यूटिंग और इंजीनियरिंग (QCE) पर 2020 IEEE अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में, पृष्ठ 47–55, 2020। 10.1109/QCE49297.2020.00017।
https: / / doi.org/ 10.1109 / QCE49297.2020.00017

[11] डीजे एगर एट अल। वित्त के लिए क्वांटम कंप्यूटिंग: अत्याधुनिक और भविष्य की संभावनाएं। क्वांटम इंजीनियरिंग पर आईईईई लेनदेन, 1: 1-24, 2020। 10.1109/टीक्यूई.2020.3030314।
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3030314

[12] जेएस ओटरबैक एट अल। हाइब्रिड क्वांटम कंप्यूटर पर अनसुपरवाइज्ड मशीन लर्निंग। arXiv, दिसंबर 2017. यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​1712.05771।
arXiv: 1712.05771

[13] वोजटच हवलिजेक एट अल। क्वांटम-एन्हांस्ड फीचर स्पेस के साथ पर्यवेक्षित शिक्षण। प्रकृति, 567 (7747): 209-212, मार्च 2019। 10.1038/एस41586-019-0980-2।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-0980-2

[14] मारिया शुल्ड। क्वांटम मशीन लर्निंग मॉडल कर्नेल विधियाँ हैं। arXiv, जनवरी 2021। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​2101.11020।
arXiv: 2101.11020

[15] निकोलज मोल एट अल। निकट-अवधि के क्वांटम उपकरणों पर विभिन्न एल्गोरिदम का उपयोग करके क्वांटम अनुकूलन। क्वांटम साइंस एंड टेक्नोलॉजी, 3 (3): 030503, जुलाई 2018। 10.1088/2058-9565/aab822।
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aab822

[16] सैम मैकआर्डल एट अल। काल्पनिक समय विकास का भिन्नात्मक ansatz-आधारित क्वांटम अनुकरण। एनपीजे क्वांटम सूचना, 5 (1), सितंबर 2019। आईएसएसएन 2056-6387। 10.1038/एस41534-019-0187-2।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0187-2

[17] जिओ युआन, सुगुरु एंडो, क्यूई झाओ, यिंग ली, और साइमन सी. बेंजामिन। परिवर्तनशील क्वांटम सिमुलेशन का सिद्धांत। क्वांटम, 3: 191, अक्टूबर 2019। ISSN 2521-327X। 10.22331/क्यू-2019-10-07-191।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-10-07-191

[18] क्रिस्टा ज़ौफ़ल, ऑरेलियन लुच्ची, और स्टीफ़न वोर्नर। वैरिएशनल क्वांटम बोल्ट्जमैन मशीनें। क्वांटम मशीन इंटेलिजेंस, 3: 7, 2020। आईएसएसएन 2524-4914। 10.1007/एस42484-020-00033-7.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s42484-020-00033-7

[19] ताकू मत्सुई। क्वांटम सांख्यिकीय यांत्रिकी और फेलर सेमीग्रुप। क्वांटम प्रोबेबिलिटी कम्युनिकेशंस, 1998. 10.1142/9789812816054_0004।
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789812816054_0004

[20] मसूद खलखली और मटिल्डे मारकोली। गैर-अनुवांशिक ज्यामिति के लिए एक निमंत्रण। विश्व वैज्ञानिक, 2008. 10.1142/6422।
https: / / doi.org/ 10.1142 / १.१३,९४,२०८

[21] जे. ईसर्ट, एम. फ्राइसडॉर्फ, और सी. गोगोलिन। क्वांटम कई-बॉडी सिस्टम संतुलन से बाहर। प्रकृति भौतिकी, 11 (2), 2015. 10.1038/nphys3215।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3215

[22] फर्नांडो जीएसएल ब्रैंडो एट अल। क्वांटम एसडीपी सॉल्वर: बड़ी गति-अप, इष्टतमता, और क्वांटम सीखने के लिए अनुप्रयोग। arXiv, 2017. यूआरएल https:/​/arxiv.org/​abs/1710.02581.
arXiv: 1710.02581

[23] मोहम्मद एच. अमीन, एवगेनी एंड्रियाश, जेसन रॉल्फ, बोहदान कुलचित्स्की और रोजर मेल्को। क्वांटम बोल्ट्जमैन मशीन। भौतिक. रेव. एक्स, 8, 2018. 10.1103/PhysRevX.8.021050।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021050

[24] जेम्स स्टोक्स, जोश इसाक, नाथन किलोरन, और ग्यूसेप कार्लियो। क्वांटम प्राकृतिक ढाल। क्वांटम, 4: 269, मई 2020। आईएसएसएन 2521-327X। 10.22331/क्यू-2020-05-25-269।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-05-25-269

[25] एस. अमारी और एससी डगलस। प्राकृतिक ढाल क्यों? ध्वनिकी, भाषण और सिग्नल प्रोसेसिंग पर 1998 IEEE अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन की कार्यवाही में, ICASSP '98 (Cat. No.98CH36181), खंड 2, पृष्ठ 1213-1216 vol.2, 1998. 10.1109/ICASSP.1998.675489।
https://doi.org/ 10.1109/ICASSP.1998.675489

[26] जे.सी. स्पैल। एक साथ गड़बड़ी ढाल सन्निकटन का उपयोग करके बहुभिन्नरूपी स्टोकेस्टिक सन्निकटन। स्वचालित नियंत्रण पर आईईईई लेनदेन, 37 (3): 332–341, 1992. 10.1109/9.119632।
https: / / doi.org/ 10.1109 / १.१३,९४,२०८

[27] लिंग्याओ मेंग और जेम्स सी. स्पैल। एम एल्गोरिथम में फिशर सूचना मैट्रिक्स की कुशल गणना। 2017 में सूचना विज्ञान और प्रणालियों पर 51वां वार्षिक सम्मेलन (CISS), पृष्ठ 1-6, 2017. 10.1109/CISS.2017.7926126।
https: / / doi.org/ 10.1109 / CISS.2017.7926126

[28] ए. कॉची। मेथोड जेनरल प्योर ला रेजोल्यूशन डेस सिस्टम्स डी इक्वेशन्स एक साथ। सीआर एकेड. विज्ञान पेरिस, 25: 536-538, 1847. 10.1017/cbo9780511702396.063।
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511702396.063

[29] जे.सी. स्पैल। केवल फ़ंक्शन मापन का उपयोग करके त्वरित द्वितीय-क्रम स्टोकेस्टिक अनुकूलन। निर्णय और नियंत्रण पर 36वें आईईईई सम्मेलन की कार्यवाही में, खंड 2, पृष्ठ 1417-1424 खंड 2, दिसंबर 1997। 10.1109/सीडीसी.1997.657661। आईएसएसएन: 0191-2216।
https://doi.org/ 10.1109/​CDC.1997.657661

[30] युआन याओ, पियरे कुसेनोट, एलेक्स विग्नरोन, और फिलिपो एम। मियाटो। ऑप्टिकल क्वांटम सर्किट के लिए प्राकृतिक ढाल अनुकूलन। arXiv, जून 2021। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/​2106.13660।
arXiv: 2106.13660

[31] मारिया शुल्ड, विले बर्गहोम, क्रिश्चियन गोगोलिन, जोश इसाक और नाथन किलोरन। क्वांटम हार्डवेयर पर विश्लेषणात्मक ग्रेडिएंट का मूल्यांकन। भौतिक. रेव. ए, 99 (3): 032331, मार्च 2019। 10.1103/PhysRevA.99.032331।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032331

[32] जोहान्स जैकब मेयर। शोर इंटरमीडिएट-स्केल क्वांटम अनुप्रयोगों में फिशर सूचना। क्वांटम, 5: 539, सितंबर 2021। आईएसएसएन 2521-327X। 10.22331/क्यू-2021-09-09-539।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-09-539

[33] एंड्रिया मारी, थॉमस आर. ब्रोमली, और नाथन किलोरन। क्वांटम हार्डवेयर पर ग्रेडिएंट और उच्च-क्रम डेरिवेटिव का अनुमान लगाना। भौतिक. रेव. ए, 103 (1): 012405, जनवरी 2021. 10.1103/फिज रेव.103.012405.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012405

[34] हैरी बुहरमैन, रिचर्ड क्लेव, जॉन वाटरस और रोनाल्ड डी वुल्फ। क्वांटम फिंगरप्रिंटिंग। भौतिक. रेव. लेट., 87 (16): 167902, सितंबर 2001. 10.1103/PhysRevLett.87.167902.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.167902

[35] लुकाज़ सिनसिओ, यिसिट सुबास, एंड्रयू टी. सोर्नबोर्गर, और पैट्रिक जे. कोल्स। राज्य ओवरलैप के लिए क्वांटम एल्गोरिथम सीखना। arXiv, नवंबर 2018। यूआरएल http:/​arxiv.org/​abs/​1803.04114। 10.1088/1367-2630/एएई94ए।
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aae94a
arXiv: 1803.04114

[36] ए. एल्बेन, बी. वर्मर्श, सी.एफ. रोस, और पी. ज़ोलर। स्थानीय रूप से यादृच्छिक माप के बीच सांख्यिकीय सहसंबंध: कई-शरीर क्वांटम राज्यों में उलझाव की जांच के लिए एक टूलबॉक्स। भौतिक. रेव. ए, 99 (5), मई 2019। 10.1103/PhysRevA.99.052323।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052323

[37] क्रिस्टन टेमे, टोबियास जे. ओसबोर्न, कार्ल गर्ड एच. वोलब्रेच, डेविड पौलिन और फ्रैंक वेरस्ट्रेटे। क्वांटम मेट्रोपोलिस नमूनाकरण। प्रकृति, 471, 2011। 10.1038/प्रकृति09770।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09770

[38] मैन-होंग युंग और एलन असपुरु-गुज़िक। एक क्वांटम-क्वांटम मेट्रोपोलिस एल्गोरिथम। राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही, 109 (3), 2012। 10.1073/पीएन.1111758109।
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1111758109

[39] डेविड पौलिन और पावेल वोकजन। थर्मल क्वांटम गिब्स राज्य से नमूनाकरण और क्वांटम कंप्यूटर के साथ विभाजन कार्यों का मूल्यांकन। भौतिक. रेव. लेट., 103 (22), 2009. 10.1103/PhysRevLet.103.220502।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.220502

[40] मारियो मोट्टा और एट अल। क्वांटम काल्पनिक समय विकास का उपयोग करके क्वांटम कंप्यूटर पर ईजेनस्टेट्स और थर्मल स्टेट्स का निर्धारण। प्रकृति भौतिकी, 16 (2), 2020। 10.1038/S41567-019-0704-4।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-019-0704-4

[41] फर्नांडो जीएसएल ब्रैंडो और माइकल जे। कस्तोरियानो। परिमित सहसंबंध लंबाई का तात्पर्य क्वांटम थर्मल स्टेट्स की कुशल तैयारी से है। गणितीय भौतिकी में संचार, 365 (1), 2019। 10.1007/s00220-018-3150-8।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-018-3150-8

[42] माइकल जे. कस्तोरियानो और फर्नांडो जीएसएल ब्रैंडो। क्वांटम गिब्स सैम्पलर्स: द कम्यूटिंग केस। गणितीय भौतिकी में संचार, 344 (3), 2016। 10.1007/s00220-016-2641-8।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-016-2641-8

[43] जिंगक्सियांग वू और टिमोथी एच. शीह। थर्मोफिल्ड डबल स्टेट्स के माध्यम से भिन्न थर्मल क्वांटम सिमुलेशन। भौतिक. रेव. लेट., 123 (22), 2019. 10.1103/PhysRevLet.123.220502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.220502

[44] अनिर्बान चौधरी, गुआंग हाओ लो और नाथन विबे। क्वांटम गिब्स राज्यों की तैयारी के लिए एक भिन्नात्मक क्वांटम एल्गोरिथम। arXiv, 2020। यूआरएल https:/​arxiv.org/​abs/2002.00055.
arXiv: 2002.00055

[45] एडी मैकलाचलन। समय-निर्भर श्रोडिंगर समीकरण का एक परिवर्तनशील समाधान। आण्विक भौतिकी, 8 (1), 1964. 10.1080/00268976400100041।
https: / / doi.org/ 10.1080 / १.१३,९४,२०८

[46] हेक्टर अब्राहम एट अल। Qiskit: क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक खुला स्रोत ढांचा। 2019। 10.5281/ज़ेनोडो.2562110।
https: / / doi.org/ 10.5281 / zenodo.2562110

[47] आईबीएम क्वांटम, 2021. यूआरएल https:/​quantum-computing.ibm.com/​services/​docs/​services/​runtime/​.
https://​quantum-computing.ibm.com/​services/​docs/​services/​runtime/​

[48] ​​सर्गेई ब्रावी, जे एम. गैम्बेटा, एंटोनियो मेजाकापो, और क्रिस्टन टेमे। फर्मोनिक हैमिल्टन का अनुकरण करने के लिए क्वैबिट्स को टैप करना। arXiv, 2017. यूआरएल https:/​/arxiv.org/​abs/​1701.08213।
arXiv: 1701.08213

[49] अभिनव कंडाला एट अल। छोटे अणुओं और क्वांटम चुम्बकों के लिए हार्डवेयर-कुशल परिवर्तनशील क्वांटम आइजेन्सॉल्वर। प्रकृति, 549 (7671): 242-246, सितंबर 2017। 10.1038/प्रकृति23879।
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879

[50] अभिनव कंडाला, क्रिस्टन टेम्मे, एंटोनियो डी. कॉर्कोल्स, एंटोनियो मेजाकापो, जेरी एम. चाउ, और जे एम. गैम्बेटा। त्रुटि शमन एक शोर क्वांटम प्रोसेसर की कम्प्यूटेशनल पहुंच को बढ़ाता है। प्रकृति, 567 (7749): 491-495, मार्च 2019। 10.1038/से41586-019-1040-7।
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1040-7

[51] जोनास एम. कुबलर, एंड्रयू एरास्मिथ, लुकाज़ सिनसिओ, और पैट्रिक जे. कोल्स। मापन के लिए एक अनुकूली अनुकूलक-मितव्ययी भिन्नात्मक एल्गोरिदम। क्वांटम, 4: 263, मई 2020। आईएसएसएन 2521-327X। 10.22331/क्यू-2020-05-11-263।
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-05-11-263

द्वारा उद्धृत

] arXiv: 2102.01659.

[२] जोहान्स जैकब मेयर, "शोर इंटरमीडिएट-स्केल क्वांटम अनुप्रयोगों में फिशर सूचना", arXiv: 2103.15191.

[५] टोबियास हौग और एमएस किम, "बंजर पठारों के बिना परिवर्तनशील क्वांटम एल्गोरिदम का इष्टतम प्रशिक्षण", arXiv: 2104.14543.

[६] टोबीस हौग और एमएस किम, "प्राकृतिक पैरामीटरयुक्त क्वांटम सर्किट", arXiv: 2107.14063.

[३५] मार्टिन लारोका, नाथन जू, डिएगो गार्सिया-मार्टिन, पैट्रिक जे। कोल्स, और एम। सेरेज़ो, "क्वांटम न्यूरल नेटवर्क में ओवरपैरामेट्राइज़ेशन का सिद्धांत", arXiv: 2109.11676.

[७] क्रिस्टा ज़ौफ़ल, डेविड सटर, और स्टीफ़न वोर्नर, "एरर बाउंड्स फॉर वेरिएशनल क्वांटम टाइम इवोल्यूशन", arXiv: 2108.00022.

[7] अन्ना लोपाटनिकोवा और मिन्ह-नोगोक ट्रान, "क्वांटम नेचुरल ग्रेडिएंट फॉर वेरिएशनल बेयस", arXiv: 2106.05807.

उपरोक्त उद्धरण से हैं SAO / NASA ADS (अंतिम अद्यतन सफलतापूर्वक 2021-10-23 12:31:38)। सूची अधूरी हो सकती है क्योंकि सभी प्रकाशक उपयुक्त और पूर्ण उद्धरण डेटा प्रदान नहीं करते हैं।

On Crossref की उद्धृत सेवा द्वारा कार्यों का हवाला देते हुए कोई डेटा नहीं मिला (अंतिम प्रयास 2021-10-23 12:31:36)।

प्लेटोए. Web3 फिर से कल्पना की गई। डेटा इंटेलिजेंस प्रवर्धित।
एक्सेस करने के लिए यहां क्लिक करें।

स्रोत: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-10-20-567/

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