Kernel based quantum machine learning in optical circuits
Project goals
This project focuses on theoretical and experimental research on kernel-based quantum machine learning (QML) using linear optics and individual photons as information carriers. QML is crucial for future development of quantum artificial neural networks and other quantum-enhanced technologies. QML can exponentially improve machine learning (ML) vastly applied in many industries. Here, we focus on three research objectives. First task is to design quantum optical circuits and implementing assorted kernels for QML. We plan on implementing these kernels to verify the benefits of this approach to QML over other solutions described in the literature. Second part of the project is to apply QML to classification or clustering, i.e., typical supervised and unsupervised ML problems. We plan to apply QML to learning properties of a quantum system. We will be developing a fremework for explaining parameters of QML system in terms directly relevant to the investigated problem. In the third stage we plan on applying QML to generative models (creating new data based on the training data).
Keywords
kvantové strojové učenílineární optikakvantová hradlakvantová komunikacekvantové zpracování informace
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 23 (SGA0201900001)
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-19002S
Alternative language
Project name in Czech
Na jádře založené kvantové strojové učení v optických obvodech
Annotation in Czech
Tento projekt se zaměřuje na teoretický a experimentální výzkum kvantového strojového učení založeného na jádře (QML) s využitím lineární optiky a jednotlivých fotonů jako nosičů informací. QML je zásadní pro budoucí vývoj kvantových umělých neuronových sítí a dalších kvantově zdokonalených technologií. QML může exponenciálně vylepšit strojové učení (ML), které se v mnoha průmyslových odvětvích značně uplatňuje. Zde se zaměřujeme na tři výzkumné cíle. Prvním úkolem je navrhnout kvantové optické obvody a implementovat různá jádra pro QML. Plánujeme implementovat tato jádra, abychom ověřili výhody tohoto přístupu k QML oproti jiným řešením popsaných v literatuře. Druhou částí projektu je uplatnění QML na klasifikaci nebo shlukování, tzn. typické problémy ML s kontrolou a bez dozoru. Plánujeme použít QML na učení vlastnosti kvantového systému. Budeme vyvíjet framework pro nalezení parametrů systému QML v podmínkách přímo relevantních pro zkoumaný problém. Ve třetí fázi plánujeme použití QML na generativní modely (vytváření nových dat založených na výcviku).
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project followed the original plan with all main research topics explored in the last three years. The publication output is solid, it includes 5 published papers and 2 manuscript currently under review.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2021
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 12, 2021
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP22-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 29, 2022
Finance
Total approved costs
4,798 thou. CZK
Public financial support
4,039 thou. CZK
Other public sources
759 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
4 798 CZK thou.
Public support
4 039 CZK thou.
84%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Optics (including laser optics and quantum optics)
Solution period
01. 01. 2019 - 31. 12. 2021