We generalize the PAC (probably approximately correct) learning model to the quantum world by generalizing the concepts from classical functions to quantum processes, defining the problem of \emph{PAC learning quantum process}, and study its sample complexity. In the problem of PAC learning quantum process, we want to learn an $\epsilon$-approximate of an unknown quantum process $c^*$ from a known finite concept class $C$ with probability $1-\delta$ using samples $\{(x_1,c^*(x_1)),(x_2,c^*(x_2)),\dots\}$, where $\{x_1,x_2, \dots\}$ are computational basis states sampled from an unknown distribution $D$ and $\{c^*(x_1),c^*(x_2),\dots\}$ are the (possibly mixed) quantum states outputted by $c^*$. The special case of PAC-learning quantum process under constant input reduces to a natural problem which we named as approximate state discrimination, where we are given copies of an unknown quantum state $c^*$ from an known finite set $C$, and we want to learn with probability $1-\delta$ an $\epsilon$-approximate of $c^*$ with as few copies of $c^*$ as possible. We show that the problem of PAC learning quantum process can be solved with $$O\left(\frac{\log|C| + \log(1/ \delta)} { \epsilon^2}\right)$$ samples when the outputs are pure states and $$O\left(\frac{\log^3 |C|(\log |C|+\log(1/ \delta))} { \epsilon^2}\right)$$ samples if the outputs can be mixed. Some implications of our results are that we can PAC-learn a polynomial sized quantum circuit in polynomial samples and approximate state discrimination can be solved in polynomial samples even when concept class size $|C|$ is exponential in the number of qubits, an exponentially improvement over a full state tomography.


翻译:我们通过将古典函数的理念推广到量子进程,界定分子学量子进程的问题,并研究其样本复杂性。在PAC学习量子进程的问题中,我们想要从已知的有限概念类C$中学习一个近似于未知量子过程的美元,其概率为1美元C美元,使用样本美元(x_1,c ⁇ (x_1)),(x_2,c ⁇ (x_2)),(dost_美元),使用经典函数函数,从古典函数到量子进程,确定基数问题,其中,$xx(美元),确定美元(美元),计算基数 美元(美元),从未知分配量子(x_1,(x_2),(美元),(美元),(美元) 基数(美元) 量子(美元),可以算出一个未知的量量国家。

0
下载
关闭预览

相关内容

PAC学习理论不关心假设选择算法,他关心的是能否从假设空间H中学习一个好的假设h。此理论不关心怎样在假设空间中寻找好的假设,只关心能不能找得到。现在我们在来看一下什么叫“好假设”?只要满足两个条件(PAC辨识条件)即可
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月12日
【SIGIR2020】学习词项区分性,Learning Term Discrimination
专知会员服务
15+阅读 · 2020年4月28日
专知会员服务
115+阅读 · 2019年12月24日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【论文笔记】通俗理解少样本文本分类 (Few-Shot Text Classification) (1)
深度学习自然语言处理
7+阅读 · 2020年4月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月8日
Quantum belief function
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月8日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月7日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月24日
VIP会员
相关VIP内容
专知会员服务
56+阅读 · 2021年4月12日
【SIGIR2020】学习词项区分性,Learning Term Discrimination
专知会员服务
15+阅读 · 2020年4月28日
专知会员服务
115+阅读 · 2019年12月24日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
193+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
【论文笔记】通俗理解少样本文本分类 (Few-Shot Text Classification) (1)
深度学习自然语言处理
7+阅读 · 2020年4月8日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
分布式TensorFlow入门指南
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年11月28日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员