論文の概要: Hybrid Quantum-Classical Generative Adversarial Networks with Transfer Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09706v1
• Date: Sun, 13 Jul 2025 16:46:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:23.856886
• Title: Hybrid Quantum-Classical Generative Adversarial Networks with Transfer Learning
• Title（参考訳）: トランスファーラーニングを用いたハイブリッド量子古典生成逆数ネットワーク
• Authors: Asma Al-Othni, Saif Al-Kuwari, Mohammad Mahdi Nasiri Fatmehsari, Kamila Zaman, Ebrahim Ardeshir Larijani,
• Abstract要約: GAN(Generative Adversarial Networks)は多様な高忠実な画像を合成する大きな可能性を実証している。 本稿では,転送学習によって補完されるハイブリッド量子古典的GANアーキテクチャについて検討する。 この結果から,VQCをジェネレータと判別器の両方に組み込んだ完全ハイブリッドモデルでは,高画質の画像が連続的に生成されることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Generative Adversarial Networks (GANs) have demonstrated immense potential in synthesizing diverse and high-fidelity images. However, critical questions remain unanswered regarding how quantum principles might best enhance their representational and computational capacity. In this paper, we investigate hybrid quantum-classical GAN architectures supplemented by transfer learning to systematically examine whether incorporating Variational Quantum Circuits (VQCs) into the generator, the discriminator, or both improves performance over a fully classical baseline. Our findings indicate that fully hybrid models, which incorporate VQCs in both the generator and the discriminator, consistently produce images of higher visual quality and achieve more favorable quantitative metrics compared to their fully classical counterparts. In particular, VQCs in the generator accelerate early feature learning, whereas those in the discriminator, despite exhibiting slower initial convergence, ultimately facilitate more refined synthetic outputs. Moreover, the model sustains near-comparable performance even when the dataset size is drastically reduced, suggesting that transfer learning and quantum enhancements mitigate the problem of data scarcity. Overall, the results underscore that carefully integrating quantum computing with classical adversarial training and pretrained feature extraction can considerably enrich GAN-based image synthesis. These insights open avenues for future work on higher-resolution tasks, alternative quantum circuit designs, and experimentation with emerging quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: GAN(Generative Adversarial Networks)は多様な高忠実な画像を合成する大きな可能性を実証している。 しかし、量子原理が表現力や計算能力をどのように向上させるかについては、批判的な疑問が残る。 本稿では,変分量子回路(VQC)をジェネレータに組み込むか,判別器に組み込むか,あるいは完全に古典的なベースライン上での性能を向上させるかを系統的に検討するために,トランスファーラーニングによって補完されるハイブリッド量子古典的GANアーキテクチャについて検討する。 この結果から,VQCをジェネレータと判別器の両方に組み込んだ完全ハイブリッドモデルでは,画像の画質が向上し,従来のモデルに比べて測定精度が向上することが示唆された。 特に、発電機のVQCは初期の特徴学習を加速するが、判別器のVQCは初期収束が遅いにもかかわらず、最終的にはより洗練された合成出力を促進する。 さらに,データセットサイズが大幅に削減された場合でも,ほぼ互換性のある性能を保ち,転送学習と量子化の強化がデータ不足の問題を緩和することを示唆している。 全体としては、量子コンピューティングと古典的敵対的トレーニングと事前訓練された特徴抽出とを慎重に統合することで、GANベースの画像合成をかなり強化できるという結果が得られた。 これらの知見は、将来の高解像度タスク、代替量子回路設計、新興量子ハードウェアの実験への道を開く。

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