Training a quantum machine learning model generally requires a large labeled dataset, which incurs high labeling and computational costs. To reduce such costs, a selective training strategy, called active learning (AL), chooses only a subset of the original dataset to learn while maintaining the trained model's performance. Here, we design and implement two AL-enpowered variational quantum classifiers, to investigate the potential applications and effectiveness of AL in quantum machine learning. Firstly, we build a programmable free-space photonic quantum processor, which enables the programmed implementation of various hybrid quantum-classical computing algorithms. Then, we code the designed variational quantum classifier with AL into the quantum processor, and execute comparative tests for the classifiers with and without the AL strategy. The results validate the great advantage of AL in quantum machine learning, as it saves at most $85\%$ labeling efforts and $91.6\%$ percent computational efforts compared to the training without AL on a data classification task. Our results inspire AL's further applications in large-scale quantum machine learning to drastically reduce training data and speed up training, underpinning the exploration of practical quantum advantages in quantum physics or real-world applications.


翻译:培训量子机器学习模式通常需要一个大标记的数据集,这需要很高的标签和计算成本。为了降低这种成本,一个选择性的培训战略,称为积极学习(AL),只选择原始数据集的一个子集来学习,同时保持经过训练的模型的性能。在这里,我们设计和实施两个AL动力变异量子分类器,以调查AL在量子机器学习中的潜在应用和有效性。首先,我们建立一个可编程的自由空间光子量子处理器,使各种混合量子古典计算算法能够按程序实施。然后,我们把设计的变异量分类器与AL编码成量子处理器,对分类器进行对比测试,用和不使用AL战略进行。结果证实了AL在量子机器学习中的优势,因为它节省了最多85美元的标签努力和91.6美元的计算努力,而没有AL进行了数据分类任务的培训。我们的成果激励了AL在大规模量子机器学习方面的进一步应用,以大幅度减少培训数据并加快培训,支持对量子物理或现实世界应用中实际量子优势的探索。

0
下载
关闭预览

相关内容

剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
31+阅读 · 2021年3月29日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员