Among different quantum algorithms, PQC for QML show promises on near-term devices. To facilitate the QML and PQC research, a recent python library called TorchQuantum has been released. It can construct, simulate, and train PQC for machine learning tasks with high speed and convenient debugging supports. Besides quantum for ML, we want to raise the community's attention on the reversed direction: ML for quantum. Specifically, the TorchQuantum library also supports using data-driven ML models to solve problems in quantum system research, such as predicting the impact of quantum noise on circuit fidelity and improving the quantum circuit compilation efficiency. This paper presents a case study of the ML for quantum part. Since estimating the noise impact on circuit reliability is an essential step toward understanding and mitigating noise, we propose to leverage classical ML to predict noise impact on circuit fidelity. Inspired by the natural graph representation of quantum circuits, we propose to leverage a graph transformer model to predict the noisy circuit fidelity. We firstly collect a large dataset with a variety of quantum circuits and obtain their fidelity on noisy simulators and real machines. Then we embed each circuit into a graph with gate and noise properties as node features, and adopt a graph transformer to predict the fidelity. Evaluated on 5 thousand random and algorithm circuits, the graph transformer predictor can provide accurate fidelity estimation with RMSE error 0.04 and outperform a simple neural network-based model by 0.02 on average. It can achieve 0.99 and 0.95 R$^2$ scores for random and algorithm circuits, respectively. Compared with circuit simulators, the predictor has over 200X speedup for estimating the fidelity.


翻译:在不同的量子算法中, QML 的 PQC 为 QML 显示对近期设备的承诺 。 为了方便 QML 和 PQC 的研究, 最近发行了一个名为 TorchQauntum 的 Python 图书馆。 它可以制造、 模拟并训练 PQC, 用于高速和方便调试支持的机器学习任务 。 除了ML 的量子算法, 我们想要提高社区对反向方向的注意: ML 用于量子。 具体地说, Torch Quantum 库也支持使用数据驱动的 ML 模型来解决量子系统研究中的问题, 例如预测量子噪音对电路忠性的影响, 以及提高量子电路编译效率。 由于估计对电路的噪音影响是关键一步, 我们建议利用C经典 MLL来预测对电路的噪音影响。 我们提议利用一个图形变压模型来预测电路的准确性 。 我们首先收集大量数据, 以各种货币变压变压的 Rellell 5 和直径直径 。

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