Probabilistic graphical models such as Bayesian networks are widely used to model stochastic systems to perform various types of analysis such as probabilistic prediction, risk analysis, and system health monitoring, which can become computationally expensive in large-scale systems. While demonstrations of true quantum supremacy remain rare, quantum computing applications managing to exploit the advantages of amplitude amplification have shown significant computational benefits when compared against their classical counterparts. We develop a systematic method for designing a quantum circuit to represent a generic discrete Bayesian network with nodes that may have two or more states, where nodes with more than two states are mapped to multiple qubits. The marginal probabilities associated with root nodes (nodes without any parent nodes) are represented using rotation gates, and the conditional probability tables associated with non-root nodes are represented using controlled rotation gates. The controlled rotation gates with more than one control qubit are represented using ancilla qubits. The proposed approach is demonstrated for three examples: a 4-node oil company stock prediction, a 10-node network for liquidity risk assessment, and a 9-node naive Bayes classifier for bankruptcy prediction. The circuits were designed and simulated using Qiskit, a quantum computing platform that enables simulations and also has the capability to run on real quantum hardware. The results were validated against those obtained from classical Bayesian network implementations.


翻译:Bayesian网络等概率图形模型被广泛用于模拟随机系统,以进行各种类型的分析,如概率预测、风险分析和系统健康监测,这种分析在大规模系统中可能变得成本高昂。虽然真正的量子至上演示仍然很少,但量子计算应用程序在利用振幅振幅放大的优势方面表现出巨大的计算效益,与古老的对口相比,这显示出了巨大的计算效益。我们开发了一个系统的方法来设计量子电路,以代表一个通用的离散的Bayesian网络,其节点可能有两个或两个以上的国家,其中两个以上的国家的节点被映射到多个qubit。根节点(没有任何母节点的节点的节点)相关的边际概率在使用旋转门,而与非根节点相关的有条件概率表则使用受控的旋转门。一个以上控制方位的受控的旋转门使用ancilla qubits。拟议的方法有三个例子:一个4node石油公司库存预测,一个用于流动性风险评估的10node网络,以及一个9nobes IMBaysalal comal comalal compeal 也使这些模型能够进行模拟运行。

0
下载
关闭预览

相关内容

最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
299+阅读 · 2020年11月26日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
243+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
浅谈贝叶斯和MCMC
AI100
14+阅读 · 2018年6月11日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月1日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Continual Unsupervised Representation Learning
Arxiv
7+阅读 · 2019年10月31日
Arxiv
19+阅读 · 2018年6月27日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月30日
VIP会员
相关VIP内容
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
299+阅读 · 2020年11月26日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
243+阅读 · 2020年4月19日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
浅谈贝叶斯和MCMC
AI100
14+阅读 · 2018年6月11日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月3日
Arxiv
0+阅读 · 2021年6月1日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Continual Unsupervised Representation Learning
Arxiv
7+阅读 · 2019年10月31日
Arxiv
19+阅读 · 2018年6月27日
Arxiv
4+阅读 · 2018年4月30日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员