量子与经典机器学习的统一频率原理

量子神经网络是近期量子学习模型中的关键类别,但其训练动力学机制尚未被完全理解。本研究提出了一个统一的理论框架——频率原理(F-原理),用于刻画经典与量子神经网络的训练动态。在该框架下,研究团队证明了量子神经网络对目标函数低频成分具有谱偏置特性,这与经典深度网络的表现一致。通过噪声影响分析发现:当单量子比特噪声作用于编码层旋转操作后,且该噪声被建模为与旋转轴对齐的泡利信道时,标记为𝝎的傅里叶分量会受到(1−2γ)‖𝝎‖₁因子的抑制。这导致高频项呈指数衰减,同时保留低频结构的可学习性。在此设置下,该工作证实含噪声量子电路可实现平均误差范围内的高效经典模拟。数值实验验证了理论预测:量子神经网络在优化初期主要学习低频特征,并对编码层的退相位与退极化噪声保持鲁棒性。该成果通过频域视角统一了经典与量子学习动力学,阐明了噪声对可训练性的调控作用,为设计抗噪声量子神经网络提供了理论指导。
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提交arXiv: 2026-01-06 16:44

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