第 27 课 · QML II——量子核、混合网络与贫瘠高原 · 模块四:应用与前沿专题

视角转换:QNN 其实是核模型

  • 命题框(Schuld 2021):$f_\theta(x) = \langle 0|W^\dagger \cdot U_\phi^\dagger(x) \cdot M \cdot U_\phi(x) \cdot W|0\rangle$——可训练酉 $W$ 在外、编码 $U_\phi(x)$ 居中的监督式 QNN
  • 推导步骤(把 W 搬进编码,逐行):
    1. 定义新特征映射:$|\phi'(x)\rangle = U_\phi(x) \cdot W|0\rangle$
    2. 取共轭转置:$(U_\phi(x) \cdot W|0\rangle)^\dagger = \langle 0|W^\dagger \cdot U_\phi^\dagger(x)$
    3. 代回:$f_\theta(x) = \langle\phi'(x)| \cdot M \cdot |\phi'(x)\rangle$——观测量 $M$ 不变,特征映射换了
    4. 落点:$f_\theta$ 是特征映射 $x \mapsto |\phi'(x)\rangle$ 诱导的量子核 RKHS 里的线性模型;$\theta$ 只是在选 RKHS 里的方向
  • 推论卡 1:分析 QNN 泛化要用核的谱、有效维度等容量度量,而非经典深度学习的直觉
  • 推论卡 2:QNN 相对核方法唯一的增量 = 特征映射随优化在动($W$ 进了 $\phi'$)——这正是训练困难(高原)与核集中风险的共同来源
类型definition-derivation