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TensorRL-QAS: Reinforcement learning with tensor networks for improved quantum architecture search

Created by
  • Haebom

作者

Akash Kundu, Stefano Mangini

概要

本論文は、量子変動アルゴリズムが中規模の量子ハードウェアで意味のある問題を解決する可能性があるが、回路設計の困難を経験することに注目する。特に、量子アーキテクチャ検索(QAS)のための強化学習(RL)ベースの方法のスケーラビリティの問題を解決するために、テンソルネットワーク方法をRLと組み合わせた新しいフレームワークである$ \ textit {TensorRL-QAS} $を提案します。このフレームワークは、目標解決策の行列積状態(MPS)近似でQASを開始して探索スペースを減らし、物理的に意味のある回路への収束を加速します。 TensorRL-QASは、最大12qubitの量子化学問題に適用され、従来の方法と比較してCNOTの数と回路深さを最大10倍に減らし、化学精度を維持または上回ります。また、クラシックオプティマイザの関数評価を最大100倍に減らし、トレーニングエピソードを最大98%まで加速し、10-qubitシステムで50%の成功確率を達成するなど、既存の方法の低い性能を大幅に改善する。無雑音と雑音のシナリオで堅牢性と多用途性を実証し、20qubitシステムまで拡張可能性を示した。

Takeaways、Limitations

Takeaways:
RLベースのQASのスケーラビリティ問題を解決するための新しいフレームワークの提示。
テンソルネットワークとRLの結合による効率的な量子回路設計の可能性の提示
従来の方法と比較した性能向上(CNOT数の減少、訓練速度の向上、成功確率の増加)
無雑音および雑音環境における堅牢性の実証
20qubitシステムまで拡張可能性を示し、今後の量子ハードウェア適用可能性を提示。
Limitations:
具体的なハードウェアの実装に関する情報の欠如。
特定量子化学問題の実験結果に焦点を当てた
他の種類の量子問題に対する一般化の可能性 さらなる研究が必要
テンソルネットワーク法の複雑さと計算コストを考慮する必要性
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