仅需测量一次:论单次测量量子机器学习模型的设计

传统量子机器学习(QML)模型通常依赖对可观测量进行重复测量(shots)以获取可靠预测。这种对大量测量次数的依赖会导致高昂的推理成本和时间开销——由于量子硬件访问通常按测量次数计费,该问题尤为突出。本研究提出“单次测量即可”(Yomo)的创新设计,通过概率聚合机制取代泡利期望值输出,并引入促进明确预测的损失函数,仅需极少量测量(甚至单次)即可实现精准推理。理论分析表明Yomo规避了基于期望值模型固有的测量次数缩放限制,在MNIST和CIFAR-10数据集上的实验证实:无论测量预算如何变化或在含去极化信道的模拟环境中,Yomo均持续优于基线模型。通过实现精准的单次测量推理,该工作显著降低了QML部署的财务与算力成本,为QML的实际应用扫除了关键障碍。
提交arXiv: 2025-09-24 13:08

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