QSVM-QNN: 基于量子支持向量机的量子神经网络学习算法在脑机接口系统中的应用

脑机接口(BCI)系统实现了大脑与外部设备之间的直接通信,为辅助技术和先进的人机交互提供了巨大潜力。尽管取得了进展,BCI系统仍面临持续挑战,包括信号变异性、分类效率低下以及难以实时适应个体用户。在本研究中,研究团队提出了一种新颖的混合量子学习模型,称为QSVM-QNN,该模型将量子支持向量机(QSVM)与量子神经网络(QNN)相结合,以提高基于脑电图(EEG)的BCI任务中的分类准确性和鲁棒性。与现有模型不同,QSVM-QNN结合了QSVM的决策边界能力和QNN的表达学习能力,从而实现了卓越的泛化性能。该模型在两个基准EEG数据集上进行了评估,分别达到了0.990和0.950的高准确率,优于经典模型和独立的量子模型。为了展示其在实际应用中的可行性,研究团队进一步验证了QNN、QSVM和QSVM-QNN在六种现实量子噪声模型(包括比特翻转和相位阻尼)下的鲁棒性。这些实验表明,QSVM-QNN在噪声条件下仍能保持稳定的性能,证明了其在实际噪声量子环境中的适用性。除了BCI,该混合量子架构还可推广到其他生物医学和时间序列分类任务中,为下一代神经技术系统提供了一种可扩展且抗噪声的解决方案。

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