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Q-Policy: Quantum-Enhanced Policy Evaluation for Scalable Reinforcement Learning

Created by
  • Haebom

저자

Kalyan Cherukuri, Aarav Lala, Yash Yardi

개요

본 논문은 양자 컴퓨팅 기법을 활용하여 정책 평가 및 최적화를 수학적으로 가속화하는 하이브리드 양자-고전 강화학습(RL) 프레임워크인 Q-Policy를 제안합니다. Q-Policy는 양자 중첩에 값 함수를 인코딩하여 진폭 인코딩과 양자 병렬 처리를 통해 여러 상태-행동 쌍을 동시에 평가합니다. 표준 가정 하에 평가 단계의 샘플 복잡도에서 증명 가능한 다항 감소를 제공하는 양자 향상 정책 반복 알고리즘을 소개합니다. 소규모 이산 제어 작업의 고전적 에뮬레이션을 통해 접근 방식의 기술적 타당성과 이론적 건전성을 검증합니다. 현재 하드웨어 및 시뮬레이션의 한계로 인해 실험은 대규모 경험적 평가보다는 개념 증명 동작을 보여주는 데 중점을 둡니다. 결과는 Q-Policy가 미래 양자 장치에서 확장 가능한 RL을 위한 이론적 기반으로서 고전적 접근 방식을 넘어 RL 확장성 문제를 해결할 잠재력을 갖고 있음을 뒷받침합니다.

시사점, 한계점

시사점:
양자 컴퓨팅을 활용하여 강화학습의 정책 평가 및 최적화 속도를 향상시키는 새로운 프레임워크(Q-Policy) 제시.
양자 병렬 처리를 통해 여러 상태-행동 쌍의 동시 평가 가능성을 보여줌.
표준 가정 하에 평가 단계의 샘플 복잡도를 다항 시간으로 감소시키는 알고리즘 제시.
미래 양자 컴퓨터 기반의 확장 가능한 강화학습 연구에 대한 이론적 토대 제공.
한계점:
현재 하드웨어 및 시뮬레이션의 한계로 인해 대규모 실험적 평가는 제한적임.
소규모 이산 제어 작업에 대한 개념 증명 수준의 실험 결과만 제시됨.
실제 양자 컴퓨터에서의 성능 및 확장성에 대한 추가적인 연구 필요.
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