Bizimle iletişime geçin

Plato Dikey Arama

Kuantum

Kuantum Fisher Bilgisinin Eşzamanlı Pertürbasyon Stokastik Yaklaşımı

Julien Gacon1,2, Christa Zoufal1,3, Giuseppe Carleo2ve Stefan Woerner1

1IBM Quantum, IBM Research – Zürih, CH-8803 Rüschlikon, İsviçre
2Fizik Enstitüsü, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), CH-1015 Lozan, İsviçre
3Teorik Fizik Enstitüsü, ETH Zürih, CH-8092 Zürih, İsviçre

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

soyut

Quantum Fisher Bilgi matrisi (QFIM), Quantum Natural Gradient Descent ve Variational Quantum Imaginary Time Evolution gibi gelecek vaat eden algoritmalarda merkezi bir ölçümdür. Bununla birlikte, $d$ parametreli bir model için tam QFIM'i hesaplamak, hesaplama açısından pahalıdır ve genellikle $mathcal{O}(d^2)$ işlev değerlendirmelerini gerektirir. Yüksek boyutlu parametre uzaylarında bu artan maliyetleri gidermek için, QFIM'e sabit bir maliyetle yaklaşmak için eşzamanlı pertürbasyon stokastik yaklaşım tekniklerini kullanmayı öneriyoruz. Ortaya çıkan algoritmayı sunuyoruz ve Hamiltonian temel durumlarını hazırlamak ve Variational Quantum Boltzmann Makinelerini eğitmek için başarıyla uyguluyoruz.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Alán Aspuru-Guzik, Anthony D. Dutoi, Peter J. Love ve Martin Head-Gordon. Moleküler Enerjilerin Simüle Kuantum Hesaplaması. Science, 309 (5741): 1704–1707, Eylül 2005. 10.1126/​science.1113479.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1113479

[2] Alberto Peruzzo ve ark. Bir fotonik kuantum işlemcide değişken bir özdeğer çözücü. Nature Communications, 5: 4213, Temmuz 2014. 10.1038/​ncomms5213.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms5213

[3] Mari Carmen Bañuls et al. Kuantum teknolojileri içinde kafes ayar teorilerini simüle etmek. European Physical Journal D, 74 (8): 165, Ağustos 2020. 10.1140/​epjd/​e2020-100571-8.
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2020-100571-8

[4] Alejandro Perdomo-Ortiz, Neil Dickson, Marshall Drew-Brook, Geordie Rose ve Alán Aspuru-Guzik. Kuantum tavlama ile kafes protein modellerinin düşük enerjili konformasyonlarını bulma. Bilimsel Raporlar, 2: 571, Ağustos 2012. 10.1038/​srep00571.
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep00571

[5] Mark Fingerhuth, Tomáš Babej ve Christopher Ing. Kafes protein katlanması için sert ve yumuşak kısıtlamalara sahip bir kuantum değişken operatör ansatz arXiv, Ekim 2018. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1810.13411.
arXiv: 1810.13411

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[6] Anton Robert, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Stefan Woerner ve Ivano Tavernelli. Protein katlanması için kaynak verimli kuantum algoritması. npj Quantum Information, 7 (1): 38, Şubat 2021. ISSN 2056-6387. 10.1038/​s41534-021-00368-4.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00368-4

[7] Edward Farhi, Jeffrey Goldstone ve Sam Gutmann. Bir Kuantum Yaklaşık Optimizasyon Algoritması. arXiv, Kasım 2014. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1411.4028.
arXiv: 1411.4028

[8] Austin Gilliam, Stefan Woerner ve Constantin Gonciulea. Kısıtlı Polinom İkili Optimizasyon için Grover Uyarlamalı Arama. arXiv, Aralık 2019. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1912.04088. 10.22331/​q-2021-04-08-428.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-04-08-428
arXiv: 1912.04088

[9] Lee Braine, Daniel J. Egger, Jennifer Glick ve Stefan Woerner. İşlem Çözümüne uygulanan Karma İkili Optimizasyon için Kuantum Algoritmaları. arXiv, Ekim 2019. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1910.05788. 10.1109/​TQE.2021.3063635.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2021.3063635
arXiv: 1910.05788

[10] J. Gacon, C. Zoufal ve S. Woerner. Kuantumla geliştirilmiş simülasyon tabanlı optimizasyon. 2020 IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering (QCE), sayfa 47–55, 2020'de. 10.1109/​QCE49297.2020.00017.
https: / / doi.org/ 10.1109 / QCE49297.2020.00017

[11] DJ Egger ve ark. Finans için kuantum hesaplama: En son teknoloji ve geleceğe yönelik beklentiler. Kuantum Mühendisliğinde IEEE İşlemleri, 1: 1–24, 2020. 10.1109/​TQE.2020.3030314.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3030314

[12] JS Otterbach ve ark. Hibrit Kuantum Bilgisayarda Denetimsiz Makine Öğrenimi. arXiv, Aralık 2017. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1712.05771.
arXiv: 1712.05771

[13] Vojtěch Havlíček et al. Kuantumla geliştirilmiş özellik uzaylarıyla denetimli öğrenme. Nature, 567 (7747): 209–212, Mart 2019. 10.1038/​s41586-019-0980-2.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-0980-2

[14] Maria Schuld. Kuantum makine öğrenme modelleri, çekirdek yöntemleridir. arXiv, Ocak 2021. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​2101.11020.
arXiv: 2101.11020

[15] Nikolaj Moll et al. Yakın vadeli kuantum cihazlarında varyasyon algoritmaları kullanarak kuantum optimizasyonu. Kuantum Bilimi ve Teknolojisi, 3 (3): 030503, Temmuz 2018. 10.1088/​2058-9565/​aab822.
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aab822

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[16] Sam McArdle ve ark. Hayali zaman evriminin varyasyonel ansatz tabanlı kuantum simülasyonu. npj Quantum Information, 5 (1), Eylül 2019. ISSN 2056-6387. 10.1038/​s41534-019-0187-2.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0187-2

[17] Xiao Yuan, Suguru Endo, Qi Zhao, Ying Li ve Simon C. Benjamin. Varyasyonel kuantum simülasyonu teorisi. Kuantum, 3: 191, Ekim 2019. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2019-10-07-191.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-10-07-191

[18] Christa Zoufal, Aurélien Lucchi ve Stefan Woerner. Varyasyonlu kuantum boltzmann makineleri. Kuantum Makine Zekası, 3: 7, 2020. ISSN 2524-4914. 10.1007/​s42484-020-00033-7.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s42484-020-00033-7

[19] Taku Matsui. Kuantum istatistiksel mekaniği ve Feller yarı grubu. Kuantum Olasılık İletişimi, 1998. 10.1142/​9789812816054_0004.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 9789812816054_0004

[20] Masoud Khalkhali ve Matilde Marcolli. Değişmez Geometriye Davet. Dünya Bilimsel, 2008. 10.1142/​6422.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 6422

[21] J. Eisert, M. Friesdorf ve C. Gogolin. Kuantum çok cisim sistemleri dengede değil. Doğa Fiziği, 11 (2), 2015. 10.1038/​nphys3215.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys3215

[22] Fernando GSL Brandão et al. Kuantum SDP Çözücüler: Büyük hızlanmalar, optimallik ve kuantum öğrenme uygulamaları. arXiv, 2017. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1710.02581.
arXiv: 1710.02581

[23] Mohammad H. Amin, Evgeny Andriyash, Jason Rolfe, Bohdan Kulchytskyy ve Roger Melko. Kuantum Boltzmann Makinesi. Fizik Rev. X, 8, 2018. 10.1103/​PhysRevX.8.021050.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.021050

[24] James Stokes, Josh Izaac, Nathan Killoran ve Giuseppe Carleo. Kuantum doğal gradyan. Kuantum, 4: 269, Mayıs 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331/​Q-2020-05-25-269.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-05-25-269

[25] S. Amari ve SC Douglas. Neden doğal gradyan? Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, ICASSP '98 (Cat. No.98CH36181), cilt 2, sayfa 1213–1216 vol.2, 1998. 10.1109/​ICASSP.1998.675489.
https:/​/​doi.org/10.1109/​ICASSP.1998.675489

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[26] JC Spall. Eşzamanlı pertürbasyon gradyan yaklaşımı kullanılarak çok değişkenli stokastik yaklaşım. Otomatik Kontrolde IEEE İşlemleri, 37 (3): 332–341, 1992. 10.1109/9.119632.
https: / / doi.org/ 10.1109 / 9.119632

[27] Lingyao Meng ve James C. Spall. em algoritmasında balıkçı bilgi matrisinin verimli hesaplanması. 2017 51. Yıllık Bilgi Bilimleri ve Sistemleri Konferansı'nda (CISS), sayfa 1-6, 2017. 10.1109/​CISS.2017.7926126.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CISS.2017.7926126

[28] A. Cauchy. Eşzamanlı sistemler için genel bir çözümleme yöntemi. CR Acad. bilim Paris, 25: 536–538, 1847. 10.1017/​cbo9780511702396.063.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511702396.063

[29] JC Spall. Yalnızca fonksiyon ölçümlerini kullanarak hızlandırılmış ikinci dereceden stokastik optimizasyon. Proceedings of the 36th IEEE Conference on Decision and Control, cilt 2, sayfa 1417–1424 cilt 2, Aralık 1997. 10.1109/​CDC.1997.657661. ISSN: 0191-2216.
https: / / doi.org/ 10.1109 / CDC.1997.657661

[30] Yuan Yao, Pierre Cussenot, Alex Vigneron ve Filippo M. Miatto. Optik Kuantum Devreleri için Doğal Gradyan Optimizasyonu. arXiv, Haziran 2021. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​2106.13660.
arXiv: 2106.13660

[31] Maria Schuld, Ville Bergholm, Christian Gogolin, Josh Izaac ve Nathan Killoran. Kuantum donanımında analitik gradyanların değerlendirilmesi. Fizik Rev. A, 99 (3): 032331, Mart 2019. 10.1103/​PhysRevA.99.032331.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.032331

[32] Johannes Jakob Meyer. Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum Uygulamalarında Fisher Bilgileri. Kuantum, 5: 539, Eylül 2021. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2021-09-09-539.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-09-539

[33] Andrea Mari, Thomas R. Bromley ve Nathan Killoran. Kuantum donanımında gradyan ve yüksek dereceli türevlerin tahmin edilmesi. Fizik Rev. A, 103 (1): 012405, Ocak 2021. 10.1103/​PhysRevA.103.012405.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.012405

[34] Harry Buhrman, Richard Cleve, John Watrous ve Ronald de Wolf. Kuantum parmak izi. Fizik Rev. Lett., 87 (16): 167902, Eylül 2001. 10.1103/​PhysRevLett.87.167902.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.167902

[35] Lukasz Cincio, Yiğit Subaşı, Andrew T. Sornborger ve Patrick J. Coles. Durum çakışması için kuantum algoritmasını öğrenme. arXiv, Kasım 2018. URL http:/​/​arxiv.org/​abs/​1803.04114. 10.1088/​1367-2630/​aae94a.
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aae94a
arXiv: 1803.04114

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[36] A. Elben, B. Vermersch, CF Roos ve P. Zoller. Lokal olarak rastgele ölçümler arasındaki istatistiksel korelasyonlar: Çok cisimli kuantum durumlarında dolaşıklığı araştırmak için bir araç kutusu. Fizik Rev. A, 99 (5), Mayıs 2019. 10.1103/​PhysRevA.99.052323.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052323

[37] Kristan Temme, Tobias J. Osborne, Karl Gerd H. Vollbrecht, David Poulin ve Frank Verstraete. Kuantum Metropolis Örneklemesi. Nature, 471, 2011. 10.1038/​nature09770.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09770

[38] Man-Hong Yung ve Alán Aspuru-Guzik. Bir kuantum-kuantum Metropolis algoritması. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (3), 2012. 10.1073/​pnas.1111758109.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1111758109

[39] David Poulin ve Pawel Wocjan. Termal Kuantum Gibbs Durumundan Örnekleme ve Bir Kuantum Bilgisayarı ile Bölme Fonksiyonlarının Değerlendirilmesi. Fizik Rev. Lett., 103 (22), 2009. 10.1103/​PhysRevLett.103.220502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.220502

[40] Mario Motta ve diğerleri. Kuantum sanal zaman evrimini kullanarak bir kuantum bilgisayarda öz durumları ve termal durumları belirleme. Doğa Fiziği, 16 (2), 2020. 10.1038/​s41567-019-0704-4.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-019-0704-4

[41] Fernando GSL Brandão ve Michael J. Kastoryano. Sonlu Korelasyon Uzunluğu, Kuantum Termal Durumlarının Etkin Hazırlanması anlamına gelir. Matematiksel Fizikte İletişim, 365 (1), 2019. 10.1007/​s00220-018-3150-8.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-018-3150-8

[42] Michael J. Kastoryano ve Fernando GSL Brandão. Kuantum Gibbs Örnekleyicileri: İşe Yolculuk Vakası. Communications in Mathematical Physics, 344 (3), 2016. 10.1007/​s00220-016-2641-8.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-016-2641-8

[43] Jingxiang Wu ve Timothy H. Hsieh. Thermofield Çift Durumları ile Varyasyonlu Termal Kuantum Simülasyonu. Fizik Rev. Lett., 123 (22), 2019. 10.1103/​PhysRevLett.123.220502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.220502

[44] Anirban Chowdhury, Guang Hao Low ve Nathan Wiebe. Kuantum Gibbs Durumlarını Hazırlamak İçin Varyasyonlu Bir Kuantum Algoritması. arXiv, 2020. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​2002.00055.
arXiv: 2002.00055

[45] AD McLachlan. Zamana bağlı Schrödinger denkleminin varyasyonel bir çözümü. Moleküler Fizik, 8 (1), 1964. 10.1080/​00268976400100041.
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00268976400100041

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[46] Héctor Abraham vd. Qiskit: Kuantum hesaplama için açık kaynaklı bir çerçeve. 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] Sergey Bravyi, Jay M. Gambetta, Antonio Mezzacapo ve Kristan Temme. Fermiyonik hamiltonyalıları simüle etmek için kübitleri azaltmak. arXiv, 2017. URL https:/​/​arxiv.org/​abs/​1701.08213.
arXiv: 1701.08213

[49] Abhinav Kandala et al. Küçük moleküller ve kuantum mıknatıslar için donanım açısından verimli değişken kuantum öz çözücü. Nature, 549 (7671): 242–246, Eylül 2017. 10.1038/​nature23879.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879

[50] Abhinav Kandala, Kristan Temme, Antonio D. Corcoles, Antonio Mezzacapo, Jerry M. Chow ve Jay M. Gambetta. Hata azaltma, gürültülü bir kuantum işlemcinin hesaplama erişimini genişletir. Nature, 567 (7749): 491–495, Mart 2019. 10.1038/​s41586-019-1040-7.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1040-7

[51] Jonas M. Kübler, Andrew Arrasmith, Lukasz Cincio ve Patrick J. Coles. Ölçüm-Tutumlu Varyasyon Algoritmaları için Uyarlanabilir Bir Optimize Edici. Kuantum, 4: 263, Mayıs 2020. ISSN 2521-327X. 10.22331/​q-2020-05-11-263.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-05-11-263

Alıntılama

[1] Tobias Haug, Kishor Bharti ve MS Kim, "Parametreli kuantum devrelerinin kapasitesi ve kuantum geometrisi", arXiv: 2102.01659.

[2] Johannes Jakob Meyer, “Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum Uygulamalarında Fisher Bilgisi”, arXiv: 2103.15191.

[3] Tobias Haug ve MS Kim, “Çorak platolar olmadan varyasyonel kuantum algoritmalarının optimal eğitimi”, arXiv: 2104.14543.

[4] Tobias Haug ve MS Kim, “Doğal parametreli kuantum devresi”, arXiv: 2107.14063.

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.

[5] Martin Larocca, Nathan Ju, Diego García-Martín, Patrick J. Coles ve M. Cerezo, “Theory of overparametrization in Quantum sinir ağları”, arXiv: 2109.11676.

[6] Christa Zoufal, David Sutter ve Stefan Woerner, “Varyasyonel Kuantum Zaman Evrimi için Hata Sınırları”, arXiv: 2108.00022.

[7] Anna Lopatnikova ve Minh-Ngoc Tran, “Varyasyonel Bayes için Quantum Natural Gradient”, arXiv: 2106.05807.

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2021-10-23 12:31:38) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2021-10-23 12:31:36).

Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.
Erişmek için buraya tıklayın.

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

İlan. Okumaya devam etmek için kaydırın.
Tarafından Yazılmıştır

reklâm

İlgili Akışlar

Blockchain

Bugün, kripto para birimlerinin kullanımındaki risklere ve hükümetlerin kripto para birimleri üzerindeki kontrolünü sıkılaştırma hamlelerine rağmen, kripto para birimleri giderek daha yaygın...

Blockchain

MyTona, Rusya'da Metaverse sektöründeki planlarını açıklayan ilk şirket oldu. Yakutsk merkezli oyun geliştiricisi bir sürümde söyledi...

Blockchain

ELON ve astronomik dalgalanmaları her zaman insanları kripto alanından şaşırtmayı başardı. Örneğin, söz konusu madeni para oldukça yakın zamanda büyük bir rekor kırdı...

Blockchain

Oyna-kazan oyun platformu Axie Infinity kısa süre önce Twitter'da "A Genesis Land Plot az önce 550 ETH'ye satıldı" mesajını yayınladı. 2.3 milyon dolara mal oldu...