1.一种基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于,适用于处理条纹图,包括以下步骤:(1)准备真实样本,并根据生成任务的目标和样本数据的数值特征引入合适的条件约束,样本数据和条件变量共同构成生成对抗网络的训练数据集;其中,训练数据集包括条纹图像素的二进制编码和条件变量的one‑hot编码;条件变量为条纹图的类别标签;
(2)将训练数据集中的数据对制备成量子态;再设计量子生成器G的参数化量子电路,并设置相应的参数θG;
(3)设计量子判别器D的参数化量子电路,并设置相应的参数θD;
(4)设置对抗训练的相关参数;
(5)固定量子生成器G的参数θG,计算量子判别器D的损失函数的梯度,对参数θD进行优化;
(6)固定量子判别器D的参数θD,计算量子生成器G的损失函数的梯度,对参数θG进行优化;
(7)在步骤(5)和步骤(6)完成一个训练周期的参数交替优化后,计算当前参数下量子生成器G和量子判别器D的损失函数,判断生成对抗网络是否达到纳什平衡;
(8)训练结束得到具有分类生成数据能力的量子生成器G,根据目标选择对应的条件约束值,将条件约束值输入到训练好的量子生成器G,测量量子生成器G最终态得到符合条件约束特征的新数据;
步骤(5)中,固定量子生成器G的参数θG后,从训练数据集中随机抽取mb个真实的样本数据对制备成量子态|r>,将|r>作为量子判别器D的输入,测量量子判别器D的输出;再将量子生成器G和量子判别器D级联,将|z>|y>作为量子生成器G的输入,测量量子判别器D的输出;
所述量子生成器G的输入|z>|y>的计算公式为:
式中, 1/αj表示条件概率p(x|yj)的平方根,且满足归一化条件Nx表示为制备真实样本数据xi所需的最大量子比特数;z表示本次的输入值;y表示标签值;0表示量子数据的初始值;
根据量子资源N和相应的量子电路模板来设计所述量子生成器G、量子判别器D的参数化量子电路。
2.根据权利要求1所述的基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于:步骤(4)中,设置对抗训练的相关参数具体为,将所有样本数据经过生成对抗网络进行训练的次数记为epoch、每个epoch中包含量子判别器D进化的次数记为dstep、每个epoch中包含量子生成器G进化的次数为gstep、每次更新量子判别器D参数时选取真实样本的最小批量为mb。
3.根据权利要求1所述的基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于:所述量子判别器D的输入|r>的计算公式为:式中,xi∈X;ci∈y;i=1,2,…,mb;X表示样本数据集合;y表示根据生成任务的目标和样本数据的数值特征所引入的条件约束。
4.根据权利要求1所述的基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于:根据两次测量到的量子判别器D的输出来计算量子判别器D的损失函数LD的梯度;
量子判别器D的损失函数LD为:
5.根据权利要求1所述的基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于:步骤(6)中,所述量子生成器G的损失函数LG的计算公式为:LG(θG)=Ezlog(D(G(|z>||y>)))。
6.根据权利要求1所述的基于条件约束的量子生成对抗网络生成条纹图的方法,其特征在于:步骤(7)中,若生成对抗网络已达到纳什平衡状态则训练提前结束;否则进入下一个训练周期的迭代优化,直至生成对抗网络达到纳什平衡或完成整个训练周期的迭代训练。