[發(fā)明專利]在量子特征空間中使用量子相似性矩陣的無監(jiān)督聚類

在審

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• 申請日: 2020-06-25
• 公開（公告）號: CN113853614A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·T·T·潘;D·格林伯格
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N10/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 馬明月

一種用于執(zhí)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的無監(jiān)督聚類的方法包括基于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征維度來確定要包括在量子處理器中的量子位的數(shù)量。該方法包括，對于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對，在具有所確定的量子位的數(shù)量的量子處理器上執(zhí)行量子電路。所述量子電路包括被參數(shù)化為具有第一多個旋轉(zhuǎn)的特征圖模板電路、被參數(shù)化為具有第二多個旋轉(zhuǎn)的后向特征圖模板電路、以及輸出相似性度量的度量電路。所述方法包括基于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對的相似性度量來創(chuàng)建相似性矩陣，并且將相似性矩陣輸入經(jīng)典聚類算法以對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類。特征圖模板電路和后向特征圖模板電路各自使用量子處理器的量子位的疊加和糾纏的量子特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無監(jiān)督聚類，并且更具體地，涉及在量子特征空間中使用量子相似性矩陣的無監(jiān)督聚類。

背景技術(shù)

無監(jiān)督學(xué)習(xí)(Unsupervised learning)是許多大數(shù)據(jù)工作流程的關(guān)鍵組成部分，尤其是在制藥和生物科學(xué)中。當(dāng)數(shù)據(jù)包含大量測量數(shù)據(jù)時，通常不可能按比例進(jìn)行標(biāo)記，并且依賴聚類來將數(shù)據(jù)處理成可解釋的組。

因此，在本領(lǐng)域中需要解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

從第一方面來看，本發(fā)明提供了一種執(zhí)行多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的無監(jiān)督聚類的方法，包括：基于所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)中的每一個數(shù)據(jù)點(diǎn)的多個特征維度來確定要包括在量子處理器中的量子位的數(shù)量；對于所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對，在具有所述確定的數(shù)量的量子位的量子處理器上執(zhí)行量子電路，其中所述量子電路包括：特征圖模板電路，其被參數(shù)化為具有第一多個旋轉(zhuǎn)，其中所述第一多個旋轉(zhuǎn)基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值；后向特征圖模板電路，其被參數(shù)化為具有第二多個旋轉(zhuǎn)，其中所述第二多個旋轉(zhuǎn)基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值；以及度量電路，其輸出所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的相似性度量；基于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對的所述相似性度量來創(chuàng)建所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的相似性矩陣；以及將所述相似性矩陣輸入到經(jīng)典聚類算法以聚類所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中所述特征圖模板電路和所述后向特征圖模板電路各自使用所述量子處理器的所述量子位的疊加和糾纏的量子特性。

從另一方面來看，本發(fā)明提供了一種混合量子經(jīng)典系統(tǒng)，包括：量子處理器，所述量子處理器具有與要被聚類的多個數(shù)據(jù)點(diǎn)中的每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的多個特征維度相對應(yīng)的多個量子位，所述量子處理器被配置成：對于所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對，執(zhí)行量子電路，所述量子電路包括：特征圖模板電路，其被參數(shù)化為具有第一多個旋轉(zhuǎn)，其中所述第一多個旋轉(zhuǎn)基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值；后向特征圖模板電路，其被參數(shù)化為具有第二多個旋轉(zhuǎn)，其中所述第二多個旋轉(zhuǎn)基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值；以及度量電路，其輸出所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對的相似性度量，其中所述特征圖模板電路和所述后向特征圖模板電路各自使用所述量子處理器的所述量子位的疊加和糾纏的量子特性；以及經(jīng)典處理器，其與所述量子處理器通信，所述經(jīng)典處理器被配置成：接收所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對的所述相似性度量；基于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對的所述相似性度量來創(chuàng)建所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的相似性矩陣；以及對所述相似性矩陣執(zhí)行經(jīng)典聚類算法以聚類所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種對多個數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行無監(jiān)督聚類的方法包括基于該多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的多個特征維度來確定要包括在量子處理器中的量子位的數(shù)量。該方法包括，對于該多個數(shù)據(jù)點(diǎn)中的每一個數(shù)據(jù)點(diǎn)對，在具有所確定的量子位數(shù)量的量子處理器上執(zhí)行量子電路。所述量子電路包括被參數(shù)化為具有第一多個旋轉(zhuǎn)的特征圖模板電路，其中所述第一多個旋轉(zhuǎn)基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對中的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值。量子電路還包括被參數(shù)化為具有第二多個旋轉(zhuǎn)的后向特征圖模板電路，其中所述第二多個旋轉(zhuǎn)基于數(shù)據(jù)點(diǎn)對中的第二數(shù)據(jù)點(diǎn)的特征值。量子電路還包括輸出針對數(shù)據(jù)點(diǎn)對的相似性度量的度量電路。該方法包括基于每個數(shù)據(jù)點(diǎn)對的相似性度量來創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)點(diǎn)的相似性矩陣，并將所述相似性矩陣輸入經(jīng)典聚類算法以聚類所述多個數(shù)據(jù)點(diǎn)。特征圖模板電路和后向特征圖模板電路各自使用量子處理器的量子位的疊加和糾纏的量子特性。