武漢大學(xué)取得量子機(jī)器學(xué)習(xí)研究新進(jìn)展

日前，武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院羅勇教授團(tuán)隊(duì)在量子機(jī)器學(xué)習(xí)研究方面取得新進(jìn)展，首次證明了量子數(shù)據(jù)的糾纏程度對(duì)量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)誤差的影響表現(xiàn)出雙重效應(yīng)。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

論文通訊作者羅勇介紹，量子糾纏是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵資源。目前，科學(xué)家廣泛關(guān)注如何將量子糾纏整合到量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型的各個(gè)環(huán)節(jié)，以期超越傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的性能。盡管如此，量子數(shù)據(jù)的糾纏程度具體如何影響量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型的性能，仍然是一個(gè)尚未解決且頗具挑戰(zhàn)性的研究課題。

圖片:搜狗截圖20240516231502.png

圖為量子數(shù)據(jù)的糾纏程度對(duì)量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)誤差的影響示意圖。

“現(xiàn)有研究通常認(rèn)為量子糾纏有助于提升量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型的性能�！绷_勇說(shuō)，該研究團(tuán)隊(duì)分析了量子數(shù)據(jù)糾纏程度、測(cè)量次數(shù)以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的規(guī)模對(duì)量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)誤差的影響，首次證明量子數(shù)據(jù)的糾纏程度對(duì)預(yù)測(cè)誤差的影響表現(xiàn)出雙重效應(yīng)，可以是積極的，也可以是消極的，而決定量子糾纏是否能提升量子機(jī)器學(xué)習(xí)性能的關(guān)鍵在于允許的測(cè)量次數(shù)。在足夠次數(shù)的測(cè)量條件下，增加量子數(shù)據(jù)的糾纏可以有效減少量子機(jī)器學(xué)習(xí)模型的預(yù)測(cè)誤差，或減小實(shí)現(xiàn)相同預(yù)測(cè)誤差所需的量子數(shù)據(jù)大小。相反，當(dāng)允許的測(cè)量次數(shù)很少時(shí)，使用高度糾纏的量子數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)誤差增大。該研究為設(shè)計(jì)更先進(jìn)的量子機(jī)器學(xué)習(xí)協(xié)議，特別是針對(duì)當(dāng)前量子計(jì)算資源有限的量子計(jì)算機(jī)而定制的協(xié)議提供了重要理論指導(dǎo)。