Quantum machine learning is a fast emerging field that aims to tackle machine learning using quantum algorithms and quantum computing. Due to the lack of physical qubits and an effective means to map real-world data from Euclidean space to Hilbert space, most of these methods focus on quantum analogies or process simulations rather than devising concrete architectures based on qubits. In this paper, we propose a novel hybrid quantum-classical algorithm for graph-structured data, which we refer to as the Decompositional Quantum Graph Neural Network (DQGNN). DQGNN implements the GNN theoretical framework using the tensor product and unity matrices representation, which greatly reduces the number of model parameters required. When controlled by a classical computer, DQGNN can accommodate arbitrarily sized graphs by processing substructures from the input graph using a modestly-sized quantum device. The architecture is based on a novel mapping from real-world data to Hilbert space. This mapping maintains the distance relations present in the data and reduces information loss. Experimental results show that the proposed method outperforms competitive state-of-the-art models with only 1.68\% parameters compared to those models.


翻译:量子机器学习是一个快速的新兴领域,目的是通过量子算法和量子计算解决机器学习问题。由于缺乏物理量子比特以及绘制从Euclidean空间到Hilbert空间真实世界数据的有效手段,这些方法大多侧重于量子模拟或过程模拟,而不是根据quits设计混凝土结构。在本文中,我们提出了用于图形结构数据的新颖混合量子古典算法,我们称之为“脱compositional Quantum 图形神经网络 ” (DQGNN) 。DQGNN 执行GN 理论框架,使用 Exor 产品和 统一矩阵代表,大大减少了所需模型参数的数量。 当受古典计算机控制时, DQGNN 能够容纳任意大小的图形,方法是用小小量量量量的量子设备处理输入图中的子结构。该结构基于从真实世界数据到Hilbert 空间的新型绘图。这一绘图维持了数据中的距离关系,并减少了信息损失。实验结果显示,拟议的方法只比那些具有竞争性状态参数的模型高出1°。

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