Nov, 2020

变分量子计算的自然进化策略

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TL;DR本论文探讨了使用 Natural evolutionary strategies 方法优化处理处于梯度消失区域的随机初始化的带参数的量子电路。研究者们使用了 NES 梯度估算器来缓解方差的指数下降。他们在两种不同的问题中使用了两种特定的优化方法，并将其与标准梯度下降进行了比较。在所有这些情况下，他们的实验结果表明，使用 NES 方法可以在较少的电路评估次数下实现与现有优化技术相当的准确性，从而将 NES 方法作为与其他基于梯度的方法协同工作的混合工具来优化零梯度区域中的深度量子电路。
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发现论文，激发创造
  • 自然进化策略

    本文提出了一种名为自然进化策略（NES）的算法，它是一种比传统进化算法更为规范的黑盒优化方法。NES 在候选解集上维护一个参数化的分布，使用自然梯度来更新分布的参数，以求解更高预期的适应度值。本文介绍了一系列技术，解决了关于收敛、稳健性、样本复杂度、计算复杂度和对超参数的敏感性等问题。对于全局优化和高维空间搜索，从通用的多元正态分布到重尾和可分布的分布，本文探讨了 NES 系列的多种实现。实验结果显示，NES 表现良好，达到了各种标准基准测试的最佳性能。

    Jun, 2011

  • 高效自然进化策略

    Efficient Natural Evolution Strategies (eNES) using natural gradient and Fisher information matrix increases evolution gradient estimation robustness and performance for optimal fitness baselines in updating population with competitive results on unimodal and multimodal benchmarks.

    Sep, 2012

  • 演化策略：在混合量子 - 经典神经网络中的应用

    本 paper 研究了在量子机器学习中一种名为 Evolution Strategies 的黑盒优化算法，其对 QNNs 进行训练是一种可行的替代方法，但同时也存在梯度消失的问题，其表现强烈依赖于超参数的选择。

    May, 2022

  • 自然进化策略作为随机变分推断的黑箱估计器

    基于鲁棒性自然演化策略的替代估计器用于克服变分自编码器框架中的设计选择限制，实现在大型数据集上高效执行贝叶斯推理并创建不同类型的模型。

    Aug, 2023

  • 进化增强的量子监督学习模型

    本研究提出了一种创新的方法，利用进化增强的无参数化电路进行监督学习模型，该模型采用可变拓扑的电路经由精英方法演化，从而减轻了贫瘠高原问题，并引入了多热编码的叠加概念，方便多分类问题的处理。通过与当前技术最先进的变分量子分类器进行比较分析，我们的框架在训练效率和精确度方面得到了显著的提升。此外，我们对传统上常常困扰传统核心机器的具有挑战性的数据集类进行了测试，展示了在 NISQ 时代实现量子优势的潜在替代路径。

    Nov, 2023

  • 面向任何领域、抗干扰、硬件高效的进化变分量子特征求解器

    本文介绍了一种新颖的变分算法 —— 进化变分量子本征求解器 (EVQE)，该算法使用进化编程技术来最小化给定哈密尔顿量的期望值，通过动态生成和优化量子电路 (ansatz) 来实现。EVQE 单元优化域内的问题，使用硬件高效电路 (ansatz) 进行准确的能量评估。EVQE 通过虚拟化生成的量子电路，与以 VQE 为代表的传统演化算法相比，CX 门的数量最多减少 $12 imes$，深度最多减少 $18.6 imes$，在存在噪声的情况下，表现出显著的噪声抵抗特性。该文同时还介绍了 EVQE 在 5 量子位计算机上的实验结果，证明了 EVQE 在当前和近未来的量子计算机上进行通用优化的有效性。

    Oct, 2019

  • 一种用于不可分函数的线性时间自然进化策略

    本研究提出了一种新颖的自然进化策略 (R1-NES) 算法，其使用搜索分布协方差矩阵的低秩近似，可以在参数空间线性时间内计算自然梯度，优于传统算法求解高维非可分离问题的能力，在 Rosenbrock 函数 (512 维) 中取得了最好的结果。

    Jun, 2011

  • 光子学中的实验性量子自然梯度优化

    利用全程可编程的光子芯片首次在光子学中实验估计量子自然梯度（QNG），获得了 He-H$^+$ 阳离子的解离曲线并实现了化学精度，验证了 QNG 优化在光子学设备上的超越性，为利用 QNG 在光子学中实现实用的短期量子应用打开了新的视野。

    Oct, 2023

  • MoG-VQE: 多目标遗传变分量子本征求解器

    本文介绍了一种名为 MoG-VQE 的算法，该算法利用多目标帕累托优化，采用基因改进的策略，对电路拓扑进行优化，并采用协方差矩阵适应进化策略优化单量子比特旋转角度，目的是在低深度和高精度之间找到最优解。在多种分子的测试中，可以观察到与标准算法相比，两比特门数量减少近十倍。

    Jul, 2020

  • 在 QUBO 实例上评估自适应变分量子算法

    近年来，变分量子算法（VQAs）作为在 NISQ 时代解决量子计算机上的优化问题的一种有前途的方法已经出现。然而，VQAs 的一个限制是它们对于特定问题或硬件配置可能不适合的固定结构电路。应对这个问题的一种主要策略是自适应 VQAs，通过添加和移除门来动态修改电路结构，并在训练过程中优化其参数。本文通过分析三种自适应 VQAs（进化变分量子特征求解器（EVQE），可变组态（VAns）和随机自适应 VQE（RA-VQE））来填补这一领域现有方法之间缺乏系统比较的空白。为了将这些算法与传统的 VQA 进行比较，我们还在分析中包括了量子近似优化算法（QAOA）。我们将这些算法应用于 QUBO 问题，并通过检查找到的解的质量和所需的计算时间来研究它们的性能。此外，我们还调查了超参数选择如何影响算法的整体性能，强调了选择适当的超参数调整方法的重要性。我们的分析为面向近期量子设备设计的自适应 VQAs 设定了基准，并为指导未来的研究提供了宝贵的见解。

    Aug, 2023