論文の概要: Quantum Neural Network Architectures for Multivariate Time-Series Forecasting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.21168v1
• Date: Fri, 24 Oct 2025 05:44:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 09:00:15.396996
• Title: Quantum Neural Network Architectures for Multivariate Time-Series Forecasting
• Title（参考訳）: 多変量時系列予測のための量子ニューラルネットワークアーキテクチャ
• Authors: Sandra Ranilla-Cortina, Diego A. Aranda, Jorge Ballesteros, Jesus Bonilla, Nerea Monrio, Elías F. Combarro, Jose Ranilla,
• Abstract要約: 多変量設定に向けて変動量子回路モデルを拡張する戦略を導入する。 また,量子自己保持機構を統合した新しい量子トランスアーキテクチャを導入する。 量子ベースモデルは、トレーニング可能なパラメータを少なくして、競争的または優れた予測精度を達成する可能性があることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08126281861908966
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this paper, we address the challenge of multivariate time-series forecasting using quantum machine learning techniques. We introduce adaptation strategies that extend variational quantum circuit models, traditionally limited to univariate data, toward the multivariate setting, exploring both purely quantum and hybrid quantum-classical formulations. First, we extend and benchmark several VQC-based and hybrid architectures to systematically evaluate their capacity to model cross-variable dependencies. Second, building upon these foundations, we introduce the iQTransformer, a novel quantum transformer architecture that integrates a quantum self-attention mechanism within the iTransformer framework, enabling a quantum-native representation of inter-variable relationships. Third, we provide a comprehensive empirical evaluation on both synthetic and real-world datasets, showing that quantum-based models may achieve competitive or superior forecasting accuracy with fewer trainable parameters and faster convergence than state-of-the-art classical and quantum baselines in some cases. These contributions highlight the potential of quantum-enhanced architectures as efficient and scalable tools for advancing multivariate time-series forecasting.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子機械学習技術を用いた多変量時系列予測の課題に対処する。 本稿では,変分量子回路モデルを多変量集合へと拡張し,純粋に量子的およびハイブリッドな量子古典的定式化を探求する適応戦略を提案する。 まず、複数のVQCベースのハイブリッドアーキテクチャを拡張してベンチマークし、相互変数の依存関係をモデル化する能力について体系的に評価する。 第二に、これらの基礎の上に構築されたiQTransformerは、新しい量子トランスフォーマーアーキテクチャであり、iTransformerフレームワーク内に量子自己アテンション機構を統合し、変数間の関係の量子ネイティブ表現を可能にする。 第三に、我々は、合成と実世界の両方のデータセットに関する総合的な経験的評価を行い、量子ベースモデルは、訓練可能なパラメータが少なく、場合によっては最先端の古典的および量子ベースラインよりも早く収束し、競争的または優れた予測精度を達成できることを示した。 これらの貢献は、多変量時系列予測を進めるための効率的でスケーラブルなツールとして、量子化アーキテクチャの可能性を強調している。

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