Benchmarking of quantum fidelity kernels for Gaussian process regression
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Quantum computing algorithms have been shown to produce performant quantum kernels for machine-learning classification problems. Here, we examine the performance of quantum kernels for regression problems of practical interest. For an unbiased benchmarking of quantum kernels, it is necessary to construct the most optimal functional form of the classical kernels and the most optimal quantum kernels for each given data set. We develop an algorithm that uses an analog of the Bayesian information criterion to optimize the sequence of quantum gates used to estimate quantum kernels for Gaussian process models. The algorithm increases the complexity of the quantum circuits incrementally, while improving the performance of the resulting kernels, and is shown to yield much higher model accuracy with fewer quantum gates than a fixed quantum circuit ansatz. We demonstrate that quantum kernels thus obtained can be used to build accurate models of global potential energy surfaces (PES) for polyatomic molecules. The average interpolation error of the six-dimensional PES obtained with a random distribution of 2000 energy points is 16 cm−1 for H3O+, 15 cm−1 for H2CO and 88 cm−1 for HNO2. We show that a compositional optimization of classical kernels for Gaussian process regression converges to the same errors. This indicates that quantum kernels can achieve the same, though not better, expressivity as classical kernels for regression problems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».