論文の概要: Quantum Circuits in Diffusion Models: A Fair-Comparison Study and a Mechanistic Analysis of Angle-Embedding Failures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.09108v1
• Date: Fri, 10 Jul 2026 05:45:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-13 14:47:12.796558
• Title: Quantum Circuits in Diffusion Models: A Fair-Comparison Study and a Mechanistic Analysis of Angle-Embedding Failures
• Title（参考訳）: 拡散モデルにおける量子回路:公正比較研究とアングル埋め込み故障の力学解析
• Abstract要約: 本稿では,変分量子回路(VQC)の拡散モデルへの積分について,SEチャネル変調スキャフォールドを用いて検討する。 量子コアはDDPMと潜伏拡散の古典的制御に匹敵する平均FIDを達成できるが、EfficientSU2のペアサンプリングシード試験では統計的に有意な差は見つからない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.42970700836450487
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the integration of variational quantum circuits (VQCs) into diffusion models through a squeeze-and-excitation (SE) channel-modulation scaffold that isolates the quantum contribution. Using a role-matched classical control and multi-seed significance testing across DDPM and latent diffusion on MNIST and CIFAR-10, with a score-based NCSN study on MNIST, we find that quantum cores achieve comparable mean FID to the classical control across DDPM and latent diffusion, while paired sampling-seed tests for EfficientSU2 detect no statistically significant difference. Although the quantum cores use $4.5$--$9\times$ fewer core parameters than the role-matched control, parameter-matched classical controls attain comparable mean FID, so the experiments do not establish a quantum parameter-efficiency advantage. We further identify a structural failure in score-based NCSN: the unbounded score target, proportional to $1/σ$, drives angle-embedding inputs far beyond the $2π$ period of rotation gates, causing phase aliasing and collapse of the quantum modulator. A bounding transformation, $θ\leftarrow π\tanh(\cdot)$, maps inputs to the non-aliasing domain and substantially improves both quantum cores. Since all circuits are classically simulated at a few-qubit scale, we do not claim quantum advantage. Instead, the study provides a fair-comparison protocol for quantum-enhanced generative models and a mechanistic account of when and why angle embeddings fail.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子コントリビューションを分離したSEチャネル変調足場を用いて,変分量子回路(VQC)の拡散モデルへの統合について検討する。 MNIST と CIFAR-10 の潜伏拡散と DDPM にまたがる古典的制御とマルチシードの重要度テストを用いて、MNIST のスコアベースNCSN 研究により、量子コアが古典的制御とDDPM と潜伏拡散に匹敵する平均 FID を達成するのに対し、EfficientSU2 のペアサンプリングシードテストでは統計的に有意な差は見つからないことがわかった。 量子コアはロールマッチング制御よりも4.5$--$9\times$少ないコアパラメータを使用するが、パラメータマッチングされた古典的制御は平均FIDに達するため、実験は量子パラメータ効率の優位性を確立しない。 さらに、スコアベースのNCSNの構造的失敗を識別する: 1/σ$に比例した未有界スコアターゲットは、2π$の回転ゲートの周期を超える角度埋め込み入力を駆動し、位相エイリアスと量子変調器の崩壊を引き起こす。 有界変換、$θ\leftarrow π\tanh(\cdot)$ は入力を非可換領域に写像し、両方の量子コアを大幅に改善する。 全ての回路は古典的には数量子ビットスケールでシミュレートされるので、量子的優位性は主張しない。 代わりに、この研究は量子化された生成モデルに対する公正な比較プロトコルを提供し、なぜ角の埋め込みが失敗したのかという力学的な説明を提供する。

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