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Título
Aprendizaje automático basado en computación cuántica. Clasificación de imágenes mediante Kernels cuánticos
Autor
Director o Tutor
Año del Documento
2023
Titulación
Grado en Ingeniería Informática
Resumen
Recientemente se ha alcanzado la era de los dispositivos NISQ (Noisy Intermediate-Scalce Quantum), dispositivos que, pese a seguir siendo susceptibles
al ruido, pueden mejorar sobradamente a los computadores clásicos en ciertas tareas. En este proyecto se trata de obtener una simulación de un modelo
que mejora de forma teórica las capacidades de las soluciones clásicas existentes.
Una idea recurrente dentro de esta disciplina es hacer uso de circuitos cuánticos como redes neuronales, debido a la similitud en su estructura. De esta
forma se pueden optimizar los parámetros con métodos similares. En este proyecto se ha resuelto un problema de clasificación binaria supervisada de
imágenes. Para ello se ha utilizado el método del núcleo o <<kernel>> cuántico, que es similar a los kernels clásicos pero siendo ejecutado en un
dispositivo cuántico ya sea real o simulado. La computación cuántica aporta espacios de Hilbert de alta dimensionalidad donde separar las distintas
observaciones del problema. La mejora de la eficiencia teórica con respecto a los métodos clásicos ya ha sido demostrada. Recently, the NISQ (Noisy Intermediate-Scalce Quantum) era devices has arrived, although devices are
still susceptible to noise, they can improve on classical computers in certain tasks. The aim of this project
is to obtain a simulation of a model that would improve the capabilities of existing classical solutions.
A common idea within this discipline is to use quantum circuits as neural networks, because of the similarity
in their structure. In this way, parameters can be optimised using similar methods. In this project, a
supervised binary image classification problem has been solved. For this purpose, the quantum kernel method
has been used, which is similar to classical kernels, but being executed on a quantum device either real or
simulated. Quantum computing provides high-dimensional Hilbert spaces in which is possible to separate
the different observations of the problem. The improvement in theoretical efficiency over classical methods
has already been demonstrated.
The classification problem solved in this case is the traditional separation of images of dogs and cats. It
is a hybrid approach where a classical convolutional neural network extracts some features from the different
images that are evaluated by a quantum circuit that raises the dimensionality of the data performing as the
kernel function and then, the images will be classified with support vector machines.
The growth of quantum technologies has encouraged some companies to develop free libraries with which
to develop projects and simulations on real quantum computers, as in the case of Pennylane developed by
Xanadu.
Palabras Clave
Computación cuántica
Machine Learning
Quantum Kernels
Departamento
Departamento de Informática (Arquitectura y Tecnología de Computadores, Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial, Lenguajes y Sistemas Informáticos)
Idioma
spa
Derechos
openAccess
Aparece en las colecciones
- Trabajos Fin de Grado UVa [30643]
Ficheros en el ítem
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