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BenchRL-QAS: Benchmarking reinforcement learning algorithms for quantum architecture search

Created by
  • Haebom

저자

Azhar Ikhtiarudin, Aditi Das, Param Thakkar, Akash Kundu

BenchRL-QAS: 강화 학습 기반 양자 아키텍처 검색 벤치마크

개요

본 연구는 2~8 큐비트 시스템에서 변분 양자 알고리즘 작업을 위한 강화 학습(RL) 기반 양자 아키텍처 검색(QAS) 벤치마킹 프레임워크인 BenchRL-QAS를 제시합니다. 본 연구는 변분 고유값 계산, 양자 상태 대각화, 변분 양자 분류(VQC), 상태 준비 등과 같은 양자 문제에 대해 가치 기반 및 정책 기울기 방법을 포함한 9가지 다른 RL 에이전트를 무잡음 및 잡음 있는 실행 설정에서 체계적으로 평가합니다. 공정한 비교를 위해 정확도, 회로 깊이, 게이트 수 및 훈련 시간을 통합하는 가중 순위 메트릭을 제안합니다. 결과는 단일 RL 방법이 보편적으로 우위를 점하지 않으며, 성능은 작업 유형, 큐비트 수 및 노이즈 조건에 따라 달라짐을 보여줍니다. 이는 RL-QAS에서 공짜 점심 정리 없음 원리를 강력하게 뒷받침합니다. 부수적으로 RL 기반 VQC에서 신중하게 선택된 RL 알고리즘이 기준 VQC보다 우수한 성능을 보임을 관찰했습니다. BenchRL-QAS는 지금까지 RL 기반 QAS에 대한 가장 광범위한 벤치마크를 구축하며, 재현성 및 향후 발전을 위해 코드 및 실험을 공개적으로 사용할 수 있습니다.

시사점, 한계점

다양한 RL 알고리즘을 QAS 문제에 적용하여 벤치마킹 프레임워크 구축
RL 알고리즘 성능이 문제 유형, 큐비트 수, 노이즈 조건에 따라 다름을 확인 (No Free Lunch Principle)
RL 기반 VQC가 기존 VQC보다 우수한 성능을 보이는 경우 존재
공개된 코드 및 실험 데이터를 통해 연구 재현성 및 향후 연구에 기여
2~8 큐비트 시스템에 국한되어 대규모 시스템으로의 확장 필요
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