Gated QKAN-FWP:可扩展的量子启发式序列学习
快速权重编程器(FWP)通过动态更新的参数而非循环隐藏状态来编码时间依赖关系。量子FWP(QFWP)利用变分量子电路(VQC)扩展了这一思想,但现有实现依赖于多量子比特架构,这使得它们在含噪中等规模量子(NISQ)设备上难以扩展,且经典模拟成本高昂。本文提出门控QKAN-FWP,这是一个快速权重框架,它将FWP与量子启发式Kolmogorov-Arnold网络(QKAN)相结合,使用单量子比特数据重上传电路作为可学习非线性激活函数,即数据重上传激活(DARUAN)。该研究进一步引入了一种标量门控快速权重更新规则,以稳定参数演化,并对其自适应记忆核、几何有界性和可并行梯度路径进行了理论分析。研究团队在时间序列基准测试、MiniGrid强化学习任务上评估了该框架,并将真实世界的太阳周期预测作为主要实际应用成果。在528个月输入窗口和132个月预测范围的长时预测场景中,该团队12.5k参数的模型实现了比一系列经典循环基线模型(参数量多达13倍)更低的缩放均方误差(MSE)、峰值幅度误差和峰值时序误差,这些基线模型包括长短期记忆网络(LSTM,25.9k-89.1k参数)、WaveNet-LSTM(167k参数)、标准循环神经网络(11.5k参数)和修正回声状态网络(132k参数)。为验证NISQ兼容性,该研究进一步在IonQ和IBM量子处理器上部署了训练好的快速编程器,在1024次采样下,其预测精度与无噪声模拟器的相对MSE偏差在0.1%以内。这些结果将门控QKAN-FWP定位为一种可扩展、参数高效且NISQ兼容的量子启发式序列建模方法。
量科快讯
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