Quantum Information Science at ICEPP

ICEPP

Research Topics

Variational Quantum Algorithm for Machine Learning

Quantum Artificial Intelligence

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概要

量子機械学習(QML)は、NISQコンピュータの有望な応用先の一つと考えられている。QMLを実現するアーキテクチャーの一つである変分量子アルゴリズム(VQA)では、調整可能なパラメータを含むユニタリー演算を使ってAnsatzを作り、量子状態を学習する。そのため、NISQデバイスに適した浅い量子回路を構成できるという利点がある。古典入力データをヒルベルト空間に埋め込み(いわゆる特徴量マップ)、その状態をAnsatzで学習することで、分類や回帰、最適化などの問題に対して古典データを解析することが可能になる。

研究

VQAを用いた初期研究(標準模型背景事象からの超対称性粒子生成事象の識別)から、データサンプルのサイズが小さい場合には、VQAは古典機械学習と同等な性能を持つことがわかってきた。我々は、データの埋め込みや学習モデルの最適化、勾配によるパラメータ更新、勾配消失の問題(いわゆるBarren Plateau)等の研究から、VQAの応用を高エネルギー物理と産業応用の両面でさらに進めていく。rren plateau” problem (vanishing gradient with the number of qubits).