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Sonder et améliorer la robustesse des décodeurs QEC basés sur GNN avec l'apprentissage par renforcement

Created by
  • Haebom

Auteur

Ryota Ikeda

Contour

Cet article présente un nouveau cadre d'investigation systématique des vulnérabilités des décodeurs de réseaux de neurones graphes (GNN) pour la correction d'erreurs quantiques (QEC) à l'aide d'agents d'apprentissage par renforcement (RL). L'agent RL est entraîné comme un adversaire, recherchant la correction du syndrome minimal responsable de la classification erronée du décodeur. En appliquant ce cadre à un décodeur de réseau d'attention graphes (GAT) entraîné sur des données de code de surface expérimentales de Google Quantum AI, nous démontrons que l'agent RL identifie avec succès des vulnérabilités critiques spécifiques avec un taux de réussite d'attaque élevé et des inversions de bits minimales. De plus, nous démontrons que l'entraînement antagoniste, qui reforme le modèle à l'aide d'exemples antagonistes générés par l'agent RL, peut améliorer significativement la robustesse du décodeur. Ce processus itératif de découverte automatisée des vulnérabilités et de reformation ciblée constitue une méthodologie prometteuse pour le développement de décodeurs de réseaux de neurones plus fiables et plus robustes pour l'informatique quantique tolérante aux pannes.

Takeaways, Limitations_

Takeaways:
Nous présentons une analyse efficace des vulnérabilités des décodeurs de correction d'erreurs quantiques basés sur GNN en utilisant un cadre d'attaque adverse basé sur l'apprentissage par renforcement.
Nous fournissons une méthode pratique pour améliorer la robustesse des décodeurs GNN grâce à une formation contradictoire.
Nous présentons une nouvelle direction de recherche qui pourrait contribuer au développement de décodeurs plus fiables pour l’informatique quantique tolérante aux pannes.
Limitations:
Le cadre proposé est limité à un décodeur GNN spécifique (GAT) et à des données expérimentales, ce qui nécessite des recherches supplémentaires sur la généralisabilité.
Une validation supplémentaire est nécessaire pour déterminer si l’effet d’amélioration de la robustesse grâce à la formation contradictoire est généralement applicable à tous les types d’attaques contradictoires.
ÉTant donné que l’évaluation des performances dans un environnement informatique quantique réel n’a pas encore été réalisée, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer son applicabilité pratique.
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