探索纠缠对病原表位-受体结合量子机器学习的影响

参数化量子电路(PQC)为混合量子机器学习(QML)提供了灵活的框架,但其在含噪中等规模量子(NISQ)设备上的实际价值仍是一个经验性问题,尤其是在训练深度和规模可能导致优化挑战(如贫瘠高原)的情况下。本研究探讨了特征映射阶段中双量子比特纠缠门的数量和拓扑结构,如何影响一个固定的混合量子神经网络(QNN)工作流程——该工作流程用于区分猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)疫苗设计中强与弱的表位-受体结合。数据集包含 \(N=80\) 个9肽表位的对接衍生结合亲和力,标记为强结合或弱结合,并按40:30:30的比例划分为训练集、验证集和测试集。该团队将经典CNN基准与混合嵌入-QNN架构进行对比,在四种特征映射配置下:非纠缠Z特征映射、全连接高纠缠ZZ特征映射,以及两种低深度和高深度的交错最近邻纠缠模式。在测试的配置中,高纠缠ZZ特征映射显示出最显著的训练集过拟合减少证据,其训练精度曲线下面积(AUAC)更低,测试/训练AUAC比值最高,同时保持了具有竞争力的测试集精度。这些结果并未确立通用的QML优势,但表明特征映射纠缠拓扑是稀疏生物筛选任务中有意义的设计变量,值得使用更多指标、更大数据集以及噪声感知或基于硬件的实验进行进一步评估。
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提交arXiv: 2026-06-27 00:11

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