Quantum computers are next-generation devices that hold promise to perform calculations beyond the reach of classical computers. A leading method towards achieving this goal is through quantum machine learning, especially quantum generative learning. Due to the intrinsic probabilistic nature of quantum mechanics, it is reasonable to postulate that quantum generative learning models (QGLMs) may surpass their classical counterparts. As such, QGLMs are receiving growing attention from the quantum physics and computer science communities, where various QGLMs that can be efficiently implemented on near-term quantum machines with potential computational advantages are proposed. In this paper, we review the current progress of QGLMs from the perspective of machine learning. Particularly, we interpret these QGLMs, covering quantum circuit born machines, quantum generative adversarial networks, quantum Boltzmann machines, and quantum autoencoders, as the quantum extension of classical generative learning models. In this context, we explore their intrinsic relation and their fundamental differences. We further summarize the potential applications of QGLMs in both conventional machine learning tasks and quantum physics. Last, we discuss the challenges and further research directions for QGLMs.


翻译:量子计算机是下一代的装置,有可能进行古典计算机无法利用的计算。实现这一目标的主要方法是量子机器学习,特别是量子基因学习。由于量子机械的内在概率性,有理由假定量子基因学习模型(QGLMs)可能超过其古典模型。因此,QGLMs正日益受到量子物理和计算机科学界的关注,他们提出了在具有潜在计算优势的近期量子机器上可有效应用的各种QGLMs。我们在本文件中从机器学习的角度审查QGLMs目前的进展。特别是,我们解读这些QGLMs,包括量子路产生的机器、量子基因对抗网络、量子波尔兹曼机器和量子自动自动电解器,作为典型基因学习模型的量子扩展。我们在此范围内探讨它们的内在关系和根本差异。我们进一步总结QGLMs在常规机器学习任务和量子物理方面的潜在应用。我们最后讨论QLMs的挑战和进一步的研究方向。

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