論文の概要: Exploring Tensor Network Algorithms as a Quantum-Inspired Method for Quantum Extreme Learning Machine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05535v2
• Date: Thu, 10 Apr 2025 13:52:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-11 15:12:49.283497
• Title: Exploring Tensor Network Algorithms as a Quantum-Inspired Method for Quantum Extreme Learning Machine
• Title（参考訳）: 量子極端学習マシンのための量子インスピレーション法としてのテンソルネットワークアルゴリズムの探索
• Authors: Payal D. Solanki, Anh Pham,
• Abstract要約: 量子エクストリーム学習マシン(QELM)は、有望なハイブリッド量子機械学習(QML)手法として登場した。 テンソルネットワーク(TN)のような量子インスパイアされた技術がQELMアルゴリズムにどのように使用できるかを検討する。 この研究は、多くの特徴を持つデータセットを研究する量子機械学習アルゴリズムの能力を高めるために、量子インスパイアされたアルゴリズムとしてのテンソルネットワークの可能性も示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.26013878609420266
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum Extreme Learning Machine (QELM) has emerged as a promising hybrid quantum machine learning (QML) method that leverages the complex dynamics of quantum systems and classical machine learning models. Motivated by the development of this new QML method, we explore how quantum-inspired techniques like tensor networks (TNs), specifically the Time Dependent Variational Principle (TDVP) with Matrix Product State (MPS), can be used for the QELM algorithm. To demonstrate the utility of our quantum-inspired method, we performed numerical experiments on the MNIST dataset and compared the performance of our quantum-inspired QELM with different classical machine learning (ML) methods. The results reveal that high-quality embeddings can be generated by performing the time-evolution of MPS system consisting of one-dimensional chain of Rydberg atoms. This quantum-inspired method is highly scalable, enabling the simulation of 100 qubits with a low classical computing overhead. Finally, this study also underscores the potential of tensor networks as quantum-inspired algorithms to enhance the capability of quantum machine learning algorithms to study datasets with large numbers of features.
• Abstract（参考訳）: 量子エクストリーム学習マシン(QELM)は、量子システムと古典的機械学習モデルの複雑なダイナミクスを活用する、有望なハイブリッド量子機械学習(QML)メソッドとして登場した。 この新しいQML法の開発により、テンソルネットワーク(TN)、特にマトリックス製品状態(MPS)を用いた時間依存変動原理(TDVP)のような量子インスパイアされた技術がQELMアルゴリズムにどのように使われるかを検討する。 量子インスパイアされた手法の有用性を実証するため,MNISTデータセット上で数値実験を行い,量子インスパイアされたQELMの性能を従来の機械学習(ML)手法と比較した。 その結果,1次元のRydberg原子鎖からなるMPS系の時間進化により,高品質な埋め込みが生成できることが判明した。 この量子インスパイアされた手法は非常にスケーラブルであり、古典的な計算オーバーヘッドが低い100量子ビットのシミュレーションを可能にする。 最後に、量子機械学習アルゴリズムが多数の特徴を持つデータセットを研究する能力を高めるために、量子インスパイアされたアルゴリズムとしてテンソルネットワークの可能性も強調する。

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