QUSL: Quantum Unsupervised Image Similarity Learning with Enhanced Performance
本文提出QUSL量子无监督图像相似度学习方法,通过相似性三元组与元启发式算法优化量子电路架构,在降低50%以上量子资源的同时将相似性检测相关性提升高达19.5%,在NISQ环境中展现鲁棒性。
2024-08-22 quant-ph
Similarity-Projection structures: the logical geometry of Quantum Physics
相似投影结构抽象了希尔伯特空间中光线和投影的实标量积的数值性质,为量子物理提供了一个更一般的框架。它们的特征在于具有直接物理意义的性质。它们提供了一个正式的框架,包括经典的布尔逻辑与集合和子集和量子逻辑与希尔伯特空间,闭子空间和投影。他们揭示了相位因子的作用,这是量子物理学的核心。将自伴算子的概念推广到SP-结构,提供了一个新的概念,是免费的线性代数。
2008-05-06 quant-ph
The Fisher's information and quantum-classical field theory: classical statistics similarity
证明了从经典力学导出量子力学的不可能性的经典统计指示。使用统计Fisher信息的形式主义。其次,提出了用Fisher信息作为构造自洽场论的工具,将量子理论与经典场论结合起来。
2008-11-21 physics.data-an quant-ph
Quantum Similarity Testing with Convolutional Neural Networks
The University of Hong Kong(香港大学);National University of Singapore(新加坡国立大学);Zhejiang University(浙江大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(圆周理论物理研究所)
本文提出一种基于卷积神经网络的机器学习算法,利用有限含噪测量数据比较未知连续变量量子态,首次实现对非高斯态及跨平台场景的相似性测试。
2023-05-26 cs.LG quant-ph
Quantum similarity learning for anomaly detection
本文提出一种基于经典-量子混合网络的量子相似性学习方法,用于LHC超出标准模型新物理的异常检测,通过聚类算法降低噪声使性能提升9%,展现了量子算法在高能物理数据分析中的潜力。
2024-11-15 hep-ex hep-ph quant-ph
Similarity between quantum mechanics and thermodynamics: Entropy, temperature, and Carnot cycle
讨论了量子力学与热力学的相似性。结果表明,如果将克劳修斯等式应用于Shannon熵和热量的类比,则Shannon熵的值与正则密度矩阵的冯诺伊曼熵的值在形式上一致,纯态量子力学显然转化为量子热力学。研究了一维无限深势阱中粒子的简单两态模型的量子卡诺循环,证明了其效率与经典卡诺循环相同.
2011-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
A quantum binary classifier based on cosine similarity
我们介绍了量子实现的二进制分类器的基础上,数据向量之间的余弦相似性。所提出的量子算法评估分类器上的一组数据向量的时间复杂度是对数的集合基数和向量的维数的乘积。它只基于一个合适的状态准备,如从QRAM中检索,SWAP测试电路(两个Hadamard门和一个Fredkin门),以及对单个量子位的测量过程。此外,我们提出了一个简单的实现所考虑的分类IBM量子处理器ibmq_16_melbourne。最后,我们描述了一个混合量子经典结构内的量子版本的K-近邻算法的分类器的组合。
2021-04-07 quant-ph
Quantum Optics based Algorithm for Measuring the Similarity between Images
本文提出一种基于量子光学的图像相似度测量算法,利用相干态表示图像并通过量子叠加编码多幅输入图像,实验验证了其在噪声下的有效性和在监督学习中的适用性。
2023-07-19 quant-ph
Quantum Time Series Similarity Measures and Quantum Temporal Kernels
本文利用量子隐马尔可夫模型(QHMM)设计量子时间序列相似性度量和核,并通过股票价格方向分类实验证明量子核在支持向量机和k近邻中均优于经典核。
2025-06-06 quant-ph
Minimum-error discrimination between two sets of similarity-transformed quantum states
利用这个充分必要条件,研究了两组相似变换等概率量子态之间的最小误差判别。在酉算子是两个不可约表示的生成集的情况下,以封闭形式确定了最优测量集和相应的最大判别成功概率.在可约表示的情况下,一般不存在封闭形式的公式,但该过程可以相应地应用于每种情况。最后,对混合量子态的几个重要例子,如量子比特态及其三种特殊情况和广义Bloch球m-量子比特态,给出了最优鉴别的最大成功概率.
2011-06-29 quant-ph
Machine learning of quantum data using optimal similarity measurements
Imperial College London(帝国理工学院);Nanjing University(南京大学);University of Vienna(维也纳大学);University of Oxford(牛津大学)
本文提出了一种利用玻色子量子干涉实现样本最优的量子相似性测量方法,用于高效处理量子数据并实现高精度分类与在线学习。
2026-02-26 quant-ph
Temporal self-similarity of quantum dynamical maps as a concept of memorylessness
定义量子非马尔可夫性的问题已经被证明是难以捉摸的,提出了各种不等价的标准来解决这个问题。CP-不可分的概念和更强的整除性标准的层次,直到P-不可分,抓住了量子非马尔可夫性中记忆的一个基本方面。然而,在实践中,可能存在与可分信道相关的类似记忆的影响,其形式是削弱(如果不是逆转的话)退相干效应。可以说,记忆的这样一个方面与CP不可分割性有关,就像量子不和谐与纠缠有关一样。我们具体化这个较弱的概念,非马尔可夫识别它偏离"时间自相似性",属性的系统动力学,即两个中间状态之间的传播是独立的初始时间$t_0$。我们通过例子说明了这一想法,并提出了一个几何量化的时间自相似性,并展示了我们的方法是如何补充基于可分性的量子非马尔可夫性的标准。
2020-09-14 quant-ph
Minimum error discrimination between similarity transformed quantum states
利用已知的最小误差判别(MED)的充要条件,首先证明了Helstrom系综族与这些条件等价,然后证明了Helstrom系综族与初始状态的凸组合等价(我们试图区分它们的状态)和相应的共轭状态,提取MED条件的更合适和方便的形式,从而可以确定最佳测量组和相应最佳鉴别成功概率。然后,利用引入的恒等式,研究了N个相似变换的等概量子态之间的MED。作为一种特殊情况,MED之间的所谓的群协变或对称状态被认为是。
2011-05-28 quant-ph
Quantum Fisher kernel for mitigating the vanishing similarity issue
量子核方法是一种利用量子计算机计算量子核(QK)来度量数据之间相似性的机器学习模型。尽管该方法具有潜在的量子优势,但常用的基于量子度的QK存在一个不利的问题,我们称之为消失相似性问题;随着量子位数的增加,由于QK的期望值和方差呈指数下降,检测数据之间的差异变得困难。这意味着需要设计QK替代基于身份的QK。在这项工作中,我们提出了一类新的QKs称为量子Fisher内核(QFK),考虑到数据源的几何结构。通过理论分析和数值计算证明了基于反对称对数导数的QFK(ALDQFK)可以避免交替分层假设(ALA)的问题,而基于对称性的QK甚至不能避免交替分层假设(ALA)的问题.此外,傅立叶分析数值阐明,ALDQFK可以有表现力相比,基于纯度的QK。这些结果表明,QFK为量子机器学习的实际应用铺平了道路,具有可能的量子优势。
2022-10-29 quant-ph
An Efficient Quantum Euclidean Similarity Algorithm for Worldwide Localization
针对全球无线定位中指纹技术存储和运行开销大的问题,提出一种量子欧几里得相似度算法,通过纠缠RSS向量并行计算相似度,在时间和空间上实现指数级复杂度改进,并在IBM量子机器上验证了有效性。
2024-07-19 quant-ph
Quantum walk inspired algorithm for graph similarity and isomorphism
大规模复杂系统,如社交网络,电网,数据库结构,消费模式或大脑连接,通常使用网络图建模。通过测量网络图之间的相似性可以获得有价值的洞察力,以便进行定量比较。由于这些网络可能非常大,算法的可扩展性和效率是关键问题。更重要的是,对于具有未知标签的图,使用现有算法解决该图相似性问题需要指数时间。在本文中,我们提出了一个量子行走启发算法,它提供了一个解决方案,图的相似性问题,没有先验知识的图标记。该算法能够区分较小的结构差异,例如具有相同参数的强正则图之间的差异。该算法具有多项式复杂度,可按$O(n^9)$进行缩放.
2019-02-28 cs.DS physics.soc-ph quant-ph
Quantum-inspired protocol for measuring the degree of similarity between spatial shapes
我们提出并实验证明了一个{ \it量子启发}协议,该协议允许量化嵌入在两个光束中的两个空间形状之间的相似程度,而不需要测量每个光束的振幅和相位。相反,可以通过测量组合光束的偏振度来检索所寻求的信息,这是一种更容易在实验上实现的测量。该协议使用不可分离的光束,其主要特点是不同的自由度(偏振和空间形状)不能独立描述。
2022-11-12 physics.optics quant-ph
Return probability and self-similarity of the Riesz walk
量子漫步是随机漫步的对应物。一维二态量子行走可以通过复平面上单位圆上的测度来确定。而对于奇异连续测度,相应的量子行走的结果是有限的。在这种情况下,我们专注于量子行走,称为Riesz行走,由Riesz测度,这是著名的奇异连续测度之一。本文主要研究Riesz游动的返回概率。此外,我们还对行走的自相似性进行了讨论。
2021-03-14 quant-ph
Quantum Approximation of Normalized Schatten Norms and Applications to Learning
University of California(加利福尼亚大学);Center for Quantum Science and Engineering, University of California, Los Angeles(加利福尼亚大学洛杉矶分校量子科学与工程中心);California NanoSystems Institute(加州纳米系统研究所);The Molecular Biology Institute, University of California(加利福尼亚大学分子生物学研究所)
确定量子态相似性的有效措施,如保真度度量,已经得到了广泛的研究。在本文中,我们解决的问题,定义一个量子操作,可以是\textit{efficiently estimated}的相似性度量。给出了两种量子操作$U_1$和$U_2$的电路表示,我们首先设计了一个量子采样电路,仅使用一个干净的量子比特和一个经典随机变量,就可以精确地估计它们的差的归一化Schatten 2-范数($\| U_1-U_2 \|_{S_2}$)$ε$.我们证明了一个Poly $(\frac{1}ε)$上界的样本复杂性,这是独立的量子系统的大小。然后,我们表明,这样的相似性度量是直接相关的功能定义的相似性酉操作使用传统的保真度度量的量子态($F$):如果$\| U_1-U_2 \|_{S_2}$足够小(例如,$ \leq \fracε{1+\sqrt{2(1/δ- 1)}}$),则通过处理相同的随机和均匀拾取的纯状态,$|ψ\rangle$,与所需的一样高($F({U}_1 |ψ\rangle, {U}_2 |ψ\rangle)\geq 1-ε$),概率超过$1-δ$。我们提供了这种高效的相似性度量估计框架在量子电路学习任务中的示例应用,例如找到给定酉运算的平方根。
2022-06-23 cs.LG quant-ph
QSVM-RQNN: Low-Qubit Recurrent Quantum Similarity Learning for Condition Monitoring and Fault Classification
Dharmsinh Desai University(达尔姆辛赫·德赛大学);Bikash’s Quantum (OPC) Pvt. Ltd.(Bikash量子有限公司);Università degli Studi di Cagliari(卡利亚里大学)
该研究针对NISQ设备的量子资源限制问题,提出QSVM-RQNN框架,结合QSVM与RQNN实现低量子比特需求,在故障分类任务上达到有竞争力的性能,实现了性能与效率的良好权衡。
2026-10-28 quant-ph
Self-Similarity Among Energy Eigenstates
在量子系统中,不同的能量本征态具有不同的性质或特征,允许我们定义一个分类器将它们分成不同的组。我们发现,只要本征态的数目在统计上足够大,能量壳层$[E_{c}-ΔE/2,E_{c}+ΔE/2]$中各能量本征态的比例不随宽度$ΔE$或普朗克常量$\hbar$的变化而变化.我们论证了这种能量本征态的自相似性是所有量子系统的普遍特征,并以圆形台球、双顶模型、踢转模型和海森堡XXZ模型等量子系统为例,进一步说明了这种自相似性。
2022-09-22 quant-ph
Efficient Quantum Counting and Quantum Content-Addressable Memory for DNA similarity
提出量子内容寻址存储器QCAM及量子计数算法硬件高效实现HEQC,利用Grover算法与并行均匀控制旋转门优化电路,实现DNA序列k-mer集合Jaccard相似性计算。
2023-08-01 q-bio.GN q-bio.QM quant-ph
Quantum algorithm for bioinformatics to compute the similarity between proteins
针对药物发现挑战,作者提出一种量子算法,通过量子生成器根据蛋白质数据库生成随机氨基酸序列,并用两种方法计算测试蛋白质与数据库蛋白质的相似度,以elafin为案例验证其有效性。
2024-02-15 q-bio.BM quant-ph
Enhancing Quantum Annealing Performance for the Molecular Similarity Problem
量子退火是一种利用量子力学来解决困难优化问题的有前途的技术。在物理量子退火器的开发方面已经取得了相当大的进展,从而激发了提高这种求解器效率的方法的研究。在这项工作中,我们提出了一个量子退火方法来衡量分子结构之间的相似性。在量子退火机上实现现实世界的问题是具有挑战性的,因为硬件限制,如稀疏连接,固有的控制误差和有限的精度。为了克服有限的连通性,一个问题必须重新制定使用小嵌入技术。使用一个真实的数据集,我们调查的量子退火在解决分子相似性问题的性能。我们提供的实验证据表明,嵌入的常见做法,可以取代新的替代品,减轻了一些硬件的限制,提高其性能。嵌入的常见做法包括最小化量子位的数量或链长,以及凭经验确定铁磁耦合器的强度。我们表明,目前的标准选择嵌入不提高硬件的性能的分子相似性问题。此外,我们使用理论方法来确定铁磁耦合器的强度。这种方法消除了当前经验方法的计算负担,并且还导致可以受益于简单的局部经典改进的硬件解决方案。虽然我们的研究结果仅限于这里考虑的问题,他们可以概括为指导未来的基准研究。
2017-01-16 cs.DM q-bio.QM quant-ph
From Complexification to Self-Similarity: New Aspects of Quantum Criticality
本文是量子临界性相关的小型综述,梳理复化方法在量子相变研究的最新进展,探讨复配分函数关联的自相似现象,并对该领域未来方向提出展望。
2025-01-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Quantum Approximate Optimisation Applied to Graph Similarity
本文提出一种新颖的量子优化仿真包,以图相似性为例研究QAOA的组件,通过边重叠编码节省量子内存,并展示了性能分析,为验证QAOA解决其他困难问题开创先例。
2024-12-23 cs.DC quant-ph
State Similarity in Modular Superconducting Quantum Processors with Classical Communications
本文提出面向模块化超导量子处理器的跨平台保真度估计算法,降低样本复杂度,并通过GHZ态验证与联邦量子核相位学习实验证明其可扩展、隐私保护的应用价值。
2025-06-11 quant-ph
Formal similarity between mathematical structures of electrodynamics and quantum mechanics
电磁现象可以用描述电场和磁场矢量的麦克斯韦方程组来描述。等效地,电动力学可以用电磁矢势重新表述。我们证明,薛定谔方程承认类似的处理。本文给出了实标量场$ϕ$的拉格朗日理论,证明了它的运动方程等价于含时势的薛定谔方程。在将场引入形式主义之后,它的数学结构变得类似于电动力学的数学结构。场$ϕ$与波函数的实部和虚部的关系与矢势与电场和磁场的关系相同。量子力学概率守恒就是场$ϕ$的能量守恒定律。
2011-05-07 quant-ph
Quantum effects in the magnon spectrum of 2D altermagnets via continuous similarity transformations
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung(马克斯·普朗克固体研究所);TU Dortmund University(多特蒙德工业大学);Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)(埃尔朗根-纽伦堡大学)
本文通过连续相似变换研究二维交替磁体中磁子谱的量子效应,重点分析磁子带的自旋分裂和罗ton最小值,并探讨变换发散性与磁序相崩溃或磁子衰减的关系。
2025-11-05 cond-mat.str-el quant-ph
Subsystem Statistics and Conditional Self-Similarity of Random Quantum States
School of Physics and Applied Physics, Southern Illinois University(南伊利诺伊大学物理与应用物理学院)
本研究通过Dirichlet分布推导出随机量子态子系统的位串概率分布,并揭示其条件自相似性及噪声下的统计特性。
2026-02-23 quant-ph
Quantum walker trapped by self-similarity of the Sierpiński carpet
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院物理研究所)
该研究对比了分形结构(谢尔宾斯基地毯)与均匀晶格上单个量子粒子的动力学,发现分形晶格会使粒子被自相似地捕获在初始位置附近,而均匀晶格上粒子会弹道式到达对角。
2026-08-06 quant-ph
Efficiently contractable quantum circuits cannot produce much entanglement
我们显示了两种不同的经典模拟方法之间的相似性测量为基础的量子计算-一个依赖于低纠缠(树张量网络)表示的计算机的状态,和其他张量收缩方法的基础上的拓扑结构的图形状态。我们利用这种相似性来说明,任何可以通过张量收缩有效模拟的量子线路都不能产生太多的纠缠。
2008-02-08 quant-ph
Circuit Design based on Feature Similarity for Quantum Generative Modeling
Keio University(庆应义塾大学);RWTH Aachen University(亚琛工业大学);Mitsubishi UFJ Financial Group, Inc.(三菱UFJ金融集团);MUFG Bank, Ltd.(三菱UFJ银行);Toyota Central R&D Labs., Inc.(丰田中央研究所);Quantum Computing Center, Keio University(庆应义塾大学量子计算中心)
本研究针对量子生成模型的可训练性问题,提出基于度量的电路扩展启发式方法,在bars and stripes数据集及金融数据上验证其能引入归纳偏置,为问题导向的电路设计提供实验基础。
2026-08-06 quant-ph
Emergent entanglement structures and self-similarity in quantum spin chains
基于多体量子态中各组分之间的纠缠,提出了一种实验上可实现的多体量子态网络表示。我们通过将其应用于一个典型的自旋链模型,XX模型,并表明它带来了新的现象,说明了这种表示的力量。这些纠缠网络的分析表明,准长程序的逐步建立伴随着单自旋并发分布的对称性,以及网络拓扑结构的不稳定性。此外,我们确定了紧急纠缠结构的存在,空间本地化的社区强制执行的系统的全球对称性,可以通过模型不可知的社区检测算法。网络表示进一步揭示了存在的结构类和循环自相似的状态,我们推测是密切相关的社区结构。我们的研究结果表明,使用复杂网络理论的工具和概念,即使在研究了几十年的模型中,也可以发现,理解和描述新的物理现象。
2020-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum-inspired Embeddings Projection and Similarity Metrics for Representation Learning
RPTU Kaiserslautern-Landau(莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道分校);German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)(德国人工智能研究中心)
本文提出含量子启发相似性度量的量子电路投影头,将经典嵌入映射至 Hilbert 空间并压缩 BERT 嵌入,在 TREC 基准上以少 32 倍参数取得竞争力性能。
2025-01-08 cond-mat.dis-nn cs.CL quant-ph
Quantum Hamiltonian Identifiability via a Similarity Transformation Approach and Beyond
University of New South Wales(新南威尔士大学);Australian Research Council(澳大利亚研究理事会);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Australian National University(澳大利亚国立大学)
本文基于经典控制理论中的相似变换方法(STA)提出了一种量子哈密顿可识别性测试方法,并进一步扩展到量子哈密顿识别领域,通过单个量子探针证明了任意维度的自旋-1/2链系统的可识别性,并提出了一种结构保持变换(SPT)方法以处理非最小系统,引入了经济量子哈密顿识别算法的指标,并通过模拟验证了其有效性。
2018-09-09 cs.SY eess.SY quant-ph