Quantum algorithms for both differential equation solving and for machine learning potentially offer an exponential speedup over all known classical algorithms. However, there also exist obstacles to obtaining this potential speedup in useful problem instances. The essential obstacle for quantum differential equation solving is that outputting useful information may require difficult post-processing, and the essential obstacle for quantum machine learning is that inputting the training set is a difficult task just by itself. In this paper, we demonstrate, when combined, these difficulties solve one another. We show how the output of quantum differential equation solving can serve as the input for quantum machine learning, allowing dynamical analysis in terms of principal components, power spectra, and wavelet decompositions. To illustrate this, we consider continuous time Markov processes on epidemiological and social networks. These quantum algorithms provide an exponential advantage over existing classical Monte Carlo methods.


翻译:解决差异方程式和机器学习的量子算法都可能对所有已知古典算法提供指数加速。然而,在有用的问题案例中,也存在着获得这种潜在速度的障碍。解决量子差别方程的基本障碍是输出有用的信息可能需要困难的后处理,而量子机学习的根本障碍是输入培训集本身是一项艰巨的任务。在本文件中,我们演示了这些困难,当这些困难合并在一起时,就能相互解决。我们展示了量子差别方程的输出如何成为量子机器学习的投入,从而允许对主要组成部分、能量光谱和波子分解配置进行动态分析。为了说明这一点,我们考虑了Markov在流行病学和社会网络上的持续时间过程。这些量子算法比现有的经典蒙特卡洛方法具有指数优势。

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