Quantifying how far the output of a learning algorithm is from its target is an essential task in machine learning. However, in quantum settings, the loss landscapes of commonly used distance metrics often produce undesirable outcomes such as poor local minima and exponentially decaying gradients. To overcome these obstacles, we consider here the recently proposed quantum earth mover's (EM) or Wasserstein-1 distance as a quantum analog to the classical EM distance. We show that the quantum EM distance possesses unique properties, not found in other commonly used quantum distance metrics, that make quantum learning more stable and efficient. We propose a quantum Wasserstein generative adversarial network (qWGAN) which takes advantage of the quantum EM distance and provides an efficient means of performing learning on quantum data. We provide examples where our qWGAN is capable of learning a diverse set of quantum data with only resources polynomial in the number of qubits.


翻译:为克服这些障碍,我们在此将最近提议的量子地球移动器(EM)或瓦森斯坦-1距离视为典型的EM距离的量子模拟物。我们证明量子地球距离具有独特的特性,但在其他常用量子距离量子距离中找不到,使量子学习更加稳定和高效。我们提议了利用量子EM距离的量子瓦瑟斯坦基因对抗网络(QWGAN),并提供了高效的量子数据学习手段。我们举例说,我们qWGAN能够学习多种量子数据,只有量子数量方面的多元资源。

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