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Sondeo y mejora de la robustez de los decodificadores QEC basados en GNN con aprendizaje de refuerzo

Created by
  • Haebom

Autor

Ryota ikeda

Describir

Este artículo presenta un nuevo marco para investigar sistemáticamente vulnerabilidades en decodificadores de redes neuronales gráficas (GNN) para la corrección de errores cuánticos (QEC) utilizando agentes de aprendizaje por refuerzo (RL). El agente RL se entrena como un adversario, buscando la corrección mínima del síndrome que causa la clasificación errónea del decodificador. Aplicando este marco a un decodificador de red de atención gráfica (GAT) entrenado con datos de código de superficie experimentales de Google Quantum AI, demostramos que el agente RL identifica con éxito vulnerabilidades críticas específicas con una alta tasa de éxito de ataque y mínimas inversiones de bits. Además, demostramos que el entrenamiento adversarial, que reentrena el modelo utilizando ejemplos adversariales generados por el agente RL, puede mejorar significativamente la robustez del decodificador. Este proceso iterativo de descubrimiento automatizado de vulnerabilidades y reentrenamiento dirigido a objetivos presenta una metodología prometedora para desarrollar decodificadores de redes neuronales más confiables y robustos para la computación cuántica tolerante a fallos.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Presentamos un análisis efectivo de las vulnerabilidades de los decodificadores de corrección de errores cuánticos basados en GNN utilizando un marco de ataque adversarial basado en aprendizaje de refuerzo.
Proporcionamos un método práctico para mejorar la robustez de los decodificadores GNN a través del entrenamiento adversarial.
Presentamos una nueva dirección de investigación que podría contribuir al desarrollo de decodificadores más confiables para la computación cuántica tolerante a fallas.
Limitations:
El marco propuesto está limitado a un decodificador GNN específico (GAT) y a datos experimentales, por lo que requiere más investigación sobre generalización.
Se necesita una validación adicional para determinar si el efecto de mejora de la robustez a través del entrenamiento adversario es generalmente aplicable a todos los tipos de ataques adversarios.
Dado que aún no se ha realizado una evaluación del rendimiento en un entorno de computadora cuántica real, se necesita más investigación para determinar su aplicabilidad práctica.
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