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Evaluating Parameter-Based Training Performance of Neural Networks and Variational Quantum Circuits

Created by
  • Haebom

저자

Michael Kolle, Alexander Feist, Jonas Stein, Sebastian Wolckert, Claudia Linnhoff-Popien

개요

본 논문은 신경망(NNs)과 변분 양자 회로(VQCs)의 성능을 비교 분석한 연구입니다. 복잡한 작업을 수행하는 데 많은 매개변수를 필요로 하는 NNs와 달리, VQCs는 양자역학을 활용하여 적은 매개변수로도 복잡한 관계를 포착할 수 있다는 가능성을 제시합니다. 간단한 지도 학습 및 강화 학습 작업에서 다양한 매개변수 크기를 가진 NNs와 VQCs를 평가하고, 실제 양자 하드웨어에서 일부 훈련 과정을 실행하여 훈련 시간을 측정했습니다. 그 결과, VQCs는 NNs와 동등한 성능을 보이면서 훨씬 적은 매개변수를 사용하지만, 훈련 시간은 더 오래 걸리는 것으로 나타났습니다. 양자 기술과 알고리즘, VQC 아키텍처의 발전에 따라 VQCs가 특정 머신러닝 작업에 유리해질 수 있다고 주장합니다.

시사점, 한계점

시사점:
적은 매개변수로 NNs와 유사한 성능을 달성하는 VQCs의 가능성을 제시.
양자 컴퓨팅의 머신러닝 분야 적용 가능성을 확인.
향후 양자 기술 발전에 따라 VQCs의 우위 가능성 제시.
한계점:
간단한 작업에 대한 평가만 수행. 더 복잡한 작업으로 확장 필요.
실제 양자 하드웨어에서 전체 훈련 과정이 아닌 일부만 실행. 실제 훈련 시간의 정확한 측정에는 한계 존재.
현재 VQCs의 훈련 시간이 NNs보다 긴 점은 향후 개선이 필요한 부분.
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