可微分架构搜索在对抗鲁棒量子计算机视觉中的应用

当前量子神经网络存在对对抗性扰动和硬件噪声极度敏感的缺陷,这对其实际应用构成了重大障碍。现有鲁棒性技术往往需要牺牲原始准确率或消耗过高计算资源。该研究团队提出一种混合量子-经典可微分量子架构搜索(DQAS)框架,通过基于梯度的方法联合优化电路结构和鲁棒性。该方案在传统DQAS基础上创新性地引入轻量级经典噪声预处理层,实现门选择与噪声参数同步优化。这种设计在保持量子电路完整性的同时,通过可训练的扰动机制增强鲁棒性而不损害标准性能。在MNIST、FashionMNIST和CIFAR数据集上的实验表明,相较于现有量子架构搜索方法,该框架在原始准确率和对抗准确率上均有持续提升。在快速梯度符号法(FGSM)、投影梯度下降(PGD)、基本迭代法(BIM)和动量迭代法(MIM)等多种攻击场景下,以及在真实量子噪声环境中,该混合框架均保持卓越性能。实际量子硬件测试证实了所发现架构的实用可行性。这些结果表明,策略性经典预处理与可微分量子架构优化的结合,能在保持计算效率的同时显著提升量子神经网络的鲁棒性。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-26 01:21

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