量子物理
[提交于 2025年7月15日
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标题: 量子机器学习中构造性纠缠拓扑的随机纠缠配置及其在心脏MRI中的应用
标题: Stochastic Entanglement Configuration for Constructive Entanglement Topologies in Quantum Machine Learning with Application to Cardiac MRI
摘要: 高效的纠缠策略对于推进用于量子机器学习(QML)的变分量子电路(VQCs)至关重要。然而,目前大多数方法使用固定的纠缠拓扑结构,这些结构无法适应任务需求,限制了相对于经典模型的潜在优势。我们引入了一种新颖的随机纠缠配置方法,系统地生成多样化的纠缠拓扑结构,以确定一个构造性纠缠配置子空间,定义为能够提升混合模型性能(例如分类准确率)的纠缠拓扑结构,超过经典基线。每个配置被编码为一个随机二进制矩阵,表示量子比特之间的定向纠缠。这使得可以使用纠缠密度和每个量子比特约束作为关键指标,对候选纠缠拓扑结构的超空间进行可扩展探索。我们定义了无约束和有约束的采样模式,以控制每个量子比特的纠缠程度。使用我们的方法,在心脏MRI疾病分类的混合QML中生成并评估了400个随机配置。我们识别出64(16%)个新颖的构造性纠缠配置,这些配置始终优于经典基线。顶级配置的集成聚合达到了约0.92的分类准确率,比经典模型(约0.87)高出超过5%。与四种传统拓扑结构(环形、最近邻、无纠缠、完全纠缠)相比,没有一种能超越经典基线(最高准确率约0.82),而我们的配置实现了高达约20%的更高准确率。因此,突显了所识别的构造性纠缠的鲁棒性和泛化能力。
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