Variational Quantum Circuits on the UCI Wine dataset
Obiettivo del progetto
Costruire, addestrare e analizzare Variational Quantum Circuits (VQC) per la classificazione del Wine Dataset e confrontare l’intero flusso di lavoro con i migliori algoritmi di Machine Learning classici.
Il focus è metodologico: come progettare pipeline ibride (classico + quantum), come gestire la fase di ottimizzazione parametrica, come valutare la robustezza ai rumori hardware.
Step principali
- Data pipeline
- Caricamento e pulizia del Wine dataset da UCI ML Repository.
- Feature scaling e PCA per ridurre il numero di qubit necessari.
- Encoding quantistico
- Mappe di feature (ZFeatureMap, ZZFeatureMap, ecc.) per trasformare i vettori reali in stati quantistici.
- Progettazione dell’ansatz
- Vari schemi (EfficientSU2, TwoLocal, ecc.) modulati da reps e entanglement pattern.
- Ottimizzazione dei parametri
- Confronto fra ottimizzatori derivative-free (COBYLA, Nelder–Mead, Powell) e gradient-based (L-BFGS-B, SLSQP).
- Back-end di esecuzione
- Simulatore ideale AerSimulator.
- Noise model realistico (IBM FakeVigoV2) per studiare l’impatto dei gate error e della decoerenza.
- Baseline classiche
- SVM, Random Forest, K-NN, Naïve Bayes, Gradient Boosting, Logistic Regression.
| Path | Contenuto |
|---|---|
PROGETTO_QC_MARTUCCI_271316_ZAPPIA_268784.ipynb |
Notebook “main”: preprocessing, design dei circuiti, training e valutazione |
OTTIMIZZATORI_NON_QUANTISTICI.ipynb |
Esperimenti sugli ottimizzatori classici per i parametri del VQC |
SIMULAZIONI_CON_RUMORE_1_E_2_REPS.ipynb |
Studio della robustezza dei circuiti su noise model IBM |
Relazione_progetto_Quantum_Computing.pdf |
Report analitico con dettagli teorici e diagrammi |
requirements.txt |
Dipendenze principali (Qiskit, scikit-learn, ecc.) |
README.md |
Questa descrizione |
- Anastasia Martucci
- Giuseppe Zappia
Il progetto è stato sviluppato nell’ambito del corso di Quantum Computing (A.A. 2024/2025), all’interno del corso di laurea magistrale in Ingegneria Informatica presso l’Università della Calabria.