論文の概要: The role of data embedding in equivariant quantum convolutional neural networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.13250v2
• Date: Sat, 27 Jan 2024 23:15:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-30 20:44:50.204930
• Title: The role of data embedding in equivariant quantum convolutional neural networks
• Title（参考訳）: 同変量子畳み込みニューラルネットワークにおけるデータ埋め込みの役割
• Authors: Sreetama Das, Stefano Martina, Filippo Caruso
• Abstract要約: 等変量子ニューラルネットワーク(EQNN)の性能に及ぼす古典量子埋め込みの影響について検討する。 等価な量子畳み込みニューラルネットワーク(QCNN)から得られた3種類の振幅埋め込みと、EQCNNの分類精度を数値的に比較する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.255961793913651
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Geometric deep learning refers to the scenario in which the symmetries of a dataset are used to constrain the parameter space of a neural network and thus, improve their trainability and generalization. Recently this idea has been incorporated into the field of quantum machine learning, which has given rise to equivariant quantum neural networks (EQNNs). In this work, we investigate the role of classical-to-quantum embedding on the performance of equivariant quantum convolutional neural networks (EQCNNs) for the classification of images. We discuss the connection between the data embedding method and the resulting representation of a symmetry group and analyze how changing representation affects the expressibility of an EQCNN. We numerically compare the classification accuracy of EQCNNs with three different basis-permuted amplitude embeddings to the one obtained from a non-equivariant quantum convolutional neural network (QCNN). Our results show a clear dependence of classification accuracy on the underlying embedding, especially for initial training iterations. The improvement in classification accuracy of EQCNN over non-equivariant QCNN may be present or absent depending on the particular embedding and dataset used. It is expected that the results of this work can be useful to the community for a better understanding of the importance of data embedding choice in the context of geometric quantum machine learning.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的ディープラーニングは、データセットの対称性を使用してニューラルネットワークのパラメータ空間を制約し、トレーニング性と一般化を改善するシナリオを指す。 近年、このアイデアは量子機械学習の分野に取り入れられ、同変量子ニューラルネットワーク(EQNN)が誕生した。 本研究では,画像の分類における古典-量子埋め込みが等変量子畳み込みニューラルネットワーク(EQCNN)の性能に与える影響について検討する。 本稿では,データ埋め込み手法と対称性群の表現の関係を考察し,表現の変化がEQCNNの表現性に与える影響を分析する。 量子畳み込みニューラルネットワーク(QCNN)から得られた3種類の振幅埋め込みと、EQCNNの分類精度を数値的に比較する。 以上の結果から,分類精度は基礎組込み,特に初期トレーニングイテレーションに明らかに依存することが示された。 非同変QCNNに対するEQCNNの分類精度の向上は、使用する特定の埋め込みやデータセットに依存するか、あるいは欠落する可能性がある。 この研究の成果は、幾何学的量子機械学習の文脈におけるデータ埋め込み選択の重要性をより理解するために、コミュニティにとって有用であることが期待される。

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