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Enregistrement W6993003267

Near-Term Quantum Algorithms for Classical Sampling

2023· dissertation· en· W6993003267 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueUWSpace (University of Waterloo) · 2023
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueQuantum Computing Algorithms and Architecture
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésQuantum algorithmMarkov chain Monte CarloSampling (signal processing)Markov chainQuantum phase estimation algorithmQuantumQuantum computerScalingQuantum state
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In the current era of noisy intermediate-scale quantum devices, quantum sampling algorithms have been of great interest as they permit errors in their execution while maintaining their advantage over classical counterparts [26]. However, the sampling problems considered often do not possess immediate practical relevance. This thesis explores two quantum algorithms for applicable classical sampling problems that can be implemented on today’s quantum devices. Specifically, we are considering algorithms to sample from a Boltzmann distribution of a classical Hamiltonian. This sampling task is of significant importance in the fields of statistical physics, machine learning, and optimization. \n \nThe first such algorithm adiabatically prepares a quantum state which encodes the desired Boltzmann distribution [44]. Projectively measuring this state then produces uncorrelated samples from the desired distribution. The state preparation time scaling of this algorithm can be related to the properties of quantum phase transitions, giving physical insights into the mechanism of speedups found. Numerical investigations of the algorithmic performance on the Ising chain are reproduced, showing a quadratic improvement over a classical Markov chain Monte Carlo (MCMC) method. On the same model, counterdiabatic driving protocols are explored with the limitation of local driving terms. It is shown numerically this restriction of local driving terms leads to unfavourable scaling of the state preparation time. \n \nNext, the quantum-enhanced Markov Chain Monte Carlo algorithm is explored [23]. This hybrid algorithm creates a Markov chain over the classical configuration space, where new configurations are proposed through a projectively measured quantum evolution. This algorithm has guaranteed convergence, independent of the quality of the evolution, making it an algorithm suited for near-term implementation. The performance of this algorithm on the Sherrington-Kirkpatrick model is numerically reproduced, showing faster mixing time than classical MCMC in the low-temperature limit. Bottlenecks of this chain are then explored for the Ising chain, giving an analytic bound on performance showing the algorithmic advantage found for small systems numerically persists for larger system sizes. Finally, this algorithm is tested numerically on the maximum independent set problem, which is native to an array of Rydberg atoms and has been experimentally realized on current quantum devices [12]. Our findings did not indicate any advantage of the quantumenhanced MCMC algorithm over classical algorithms for the limited number of numerically accessible system sizes.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,024

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0070,001

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.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,249
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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