混合量子神经网络在噪声模型下的鲁棒性评估——基于系统级误差抑制方法
量子神经网络(QNNs)作为量子机器学习(QML)领域的重要发展方向,在当前中等规模含噪声量子(NISQ)设备上的实现仍面临退相干、量子门缺陷、串扰和读出误差等限制。本研究系统评估了混合量子神经网络(HQNNs)中的噪声效应及缓解策略:将零噪声外推法(ZNE)、数字动态解耦(DDD)和分层理查森外推法(LRE)整合至基于PennyLane开发的端到端QNN训练流程中,通过Qiskit Aer噪声模型进行仿真,并与Mitiq框架集成;同时因计算成本考量,在退极化噪声环境下单独评估了概率误差消除法(PEC)。基于Iris数据集在五种典型噪声通道下的实验表明,噪声影响与缓解效果高度依赖于噪声模型及其强度:该模型在相位翻转和相位阻尼噪声下保持相对较强性能,而在高退极化与振幅阻尼噪声下则出现显著性能衰退。所有评估的缓解方法中,观测到的改善效果有限且具有噪声依赖性——ZNE、DDD和LRE总体遵循与未缓解基准相同的衰退趋势,而PEC仅在低强度退极化噪声区间显示有限增益。这些发现强调需要针对具体场景制定缓解策略,以提升QNN在实际NISQ环境中的鲁棒性。

