論文の概要: QFlowNet: Fast, Diverse, and Efficient Unitary Synthesis with Generative Flow Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03045v1
- Date: Tue, 03 Mar 2026 14:38:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-04 21:38:10.839488
- Title: QFlowNet: Fast, Diverse, and Efficient Unitary Synthesis with Generative Flow Networks
- Title(参考訳): QFlowNet: 生成フローネットワークを用いた高速・多変量・効率的な単元合成
- Authors: Inhoe Koo, Hyunho Cha, Jungwoo Lee,
- Abstract要約: ユニタリ合成(英: Unitary Synthesis)とは、ユニタリ行列を量子ゲートの列に分解することである。
本稿では,生成フローネットワーク(GFlowNet)とトランスフォーマーをペアリングすることで,スパース信号から効率的に学習する新しいフレームワークであるQFlowNetを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.077782193180541
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Unitary Synthesis, the decomposition of a unitary matrix into a sequence of quantum gates, is a fundamental challenge in quantum compilation. Prevailing reinforcement learning(RL) approaches are often hampered by sparse reward signals, which necessitate complex reward shaping or long training times, and typically converge to a single policy, lacking solution diversity. In this work, we propose QFlowNet, a novel framework that learns efficiently from sparse signals by pairing a Generative Flow Network (GFlowNet) with Transformers. Our approach addresses two key challenges. First, the GFlowNet framework is fundamentally designed to learn a diverse policy that samples solutions proportional to their reward, overcoming the single-solution limitation of RL while offering faster inference than other generative models like diffusion. Second, the Transformers act as a powerful encoder, capturing the non-local structure of unitary matrices and compressing a high-dimensional state into a dense latent representation for the policy network. Our agent achieves an overall success rate of 99.7% on a 3-qubit benchmark(lengths 1-12) and discovers a diverse set of compact circuits, establishing QFlowNet as an efficient and diverse paradigm for unitary synthesis.
- Abstract(参考訳): ユニタリ合成(英: Unitary Synthesis)とは、ユニタリ行列を量子ゲートの列に分解することである。
一般的な強化学習(RL)アプローチは、複雑な報酬形成や長いトレーニング時間を必要とするスパース報酬信号によって妨げられ、通常、解の多様性を欠いた単一のポリシーに収束する。
本研究では,生成フローネットワーク(GFlowNet)とトランスフォーマーをペアリングすることで,スパース信号から効率的に学習する新しいフレームワークであるQFlowNetを提案する。
私たちのアプローチは2つの重要な課題に対処します。
まず、GFlowNetフレームワークは、RLの単一解限界を克服しつつ、拡散のような他の生成モデルよりも高速な推論を提供しながら、報酬に比例したソリューションをサンプリングする多様なポリシーを学習するために設計されている。
第2に、トランスフォーマーは強力なエンコーダとして機能し、ユニタリ行列の非局所構造を捕捉し、高次元状態をポリシーネットワークの高密度潜在表現に圧縮する。
提案エージェントは3kbitベンチマーク(長さ1-12)で99.7%の総合的な成功率を実現し,QFlowNetを一元合成の効率的かつ多様なパラダイムとして確立する。
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