基于量子态的编码:量子神经网络的数据加载范式
高效数据加载仍是近期量子机器学习发展的瓶颈。现有方案(角度编码、振幅编码和基矢编码)要么未能充分利用希尔伯特空间的指数级容量,要么所需电路深度超出噪声中等规模量子硬件的相干预算。该研究团队提出基于量子态制备次数编码(SBQE)的数据嵌入策略,根据数据相关的经典分布,将硬件的原生资源——量子态制备次数分配至多个初始量子态。通过将制备次数作为可学习自由度,SBQE生成混合态表示,其期望值与经典概率呈线性关系,因而可与非线性激活函数结合使用。研究证实SBQE在结构上等效于权重由量子电路实现的多层感知机,并描述了硬件兼容的实现方案。在Fashion MNIST和Semeion手写数字数据集上的基准测试(每个模型独立初始化十次)表明:SBQE在Semeion数据集实现89.1%±0.9%测试准确率(较振幅编码降低5.3%错误率,与宽度匹配的经典网络持平),在Fashion MNIST达80.95%±0.10%(较振幅编码提升2.0%,较线性多层感知机提升1.3%),且全程无需任何数据编码门操作。
量科快讯
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