验证用于聚变装置诊断去噪的Koopman-量子混合范式

量子机器学习(QML)在数据密集型科学中的应用潜力,目前受到一个严格瓶颈的制约:如何将高维混沌经典数据与资源有限、含噪声的量子处理器进行接口。为解决这一难题,该研究团队提出了一个基于物理信息的Koopman-量子混合框架——其理论依据源于团队建立的表示层结构同构性:将非线性动力学线性化的Koopman算子与量子演化过程具有数学同构性。基于这一理论基础,研究人员设计出适合含噪声中等规模量子(NISQ)设备的可行方案:Koopman算子充当具有物理感知的“数据蒸馏器”,将波形压缩为紧凑的“量子兼容”特征,再由模块化并行量子神经网络进行处理。该框架在托卡马克系统433次放电产生的4,763条标记通道序列上得到验证,结果显示:在筛选损坏诊断数据时,该模型准确率达97.0%,与最先进的经典深度CNN性能相当,但可训练参数数量减少数个数量级。这项工作为受限环境下利用量子处理建立了基于物理的实用范式,为量子增强边缘计算提供了可扩展路径。

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提交arXiv: 2026-02-03 05:14

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