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Embedding-Aware Quantum-Classical SVMs for Scalable Quantum Machine Learning

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저자

Sebastian Andres Cajas Ordonez, Luis Fernando Torres Torres, Mario Bifulco, Carlos Andres Duran, Cristian Bosch, Ricardo Simon Carbajo

개요

양자 SVM은 고차원 양자 상태 및 하드웨어 제약으로 인해 확장성 문제가 있습니다. 본 논문은 클래스 균형 k-평균 증류와 사전 훈련된 Vision Transformer 임베딩을 결합한 임베딩 인식 양자-고전 파이프라인을 제안합니다. ViT 임베딩은 양자 이점을 독특하게 가능하게 하여 Fashion-MNIST에서 고전적 SVM보다 최대 8.02%의 정확도 향상, MNIST에서 4.42%의 정확도 향상을 달성합니다. CNN 특징은 성능 저하를 보였습니다. cuTensorNet을 통한 16-qubit 텐서 네트워크 시뮬레이션을 사용하여 양자 커널 이점이 임베딩 선택에 결정적으로 의존한다는 최초의 체계적인 증거를 제공하며, 변환기 주의와 양자 특징 공간 간의 근본적인 시너지를 밝혀냅니다. 이는 현대 신경 아키텍처를 활용하는 확장 가능한 양자 머신 러닝을 위한 실용적인 경로를 제공합니다.

시사점, 한계점

ViT 임베딩을 활용한 양자 SVM에서 양자 이점을 달성함.
Fashion-MNIST 및 MNIST 데이터셋에서 고전적 SVM 대비 정확도 향상.
CNN 특징 사용 시 성능 저하.
양자 커널 이점이 임베딩 선택에 크게 의존함.
16-qubit 텐서 네트워크 시뮬레이션을 통해 연구 진행.
하드웨어 제약 및 16-qubit 시뮬레이션의 한계.
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