Підхід до інженерії квантово-класичних систем потокової обробки сигналів з варіаційними квантовими класифікаторами
Вантажиться...
Дата
2026
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
У роботі представлено фреймворк, орієнтований на інженерію квантового програмного забезпечення для обробки багатоканальних потоків EEG у реальному часі та оцінювання когнітивного стану з використанням індикатора обчислювальної ментальної енергії (Computational Mental Energy, CME). Запропонований підхід зосереджено на проєктуванні та реалізації гібридної квантово-класичної програмної архітектури, яка інтегрує класичний конвеєр обробки сигналів з варіаційним квантовим класифікатором VQC та нейромережевою моделлю MLP. Фреймворк розроблено з урахуванням обмежень NISQ-середовищ та забезпечує гнучке виконання як на квантових симуляторах, так і на реальних квантових процесорах QPU. Для ймовірнісного оцінювання стану використовується 4-кубітний VQC з повторним завантаженням даних, тоді як класична гілка забезпечує стабільність результатів за умов шуму. Механізм гібридного злиття поєднує результати обох підходів, підвищуючи стійкість прогнозу та зменшуючи його дисперсію. Експериментальна оцінка на реальному наборі EEG-даних (Muse Athena, 288 вікон, 8 активностей) показала, що гібридний режим досягає значення AUROC 0,9667 та знижує дисперсію прогнозу на 22,2% порівняно з окремою квантовою моделлю. Додаткова валідація на квантовому процесорі IBM Marrakesh підтвердила практичну застосовність підходу та продемонструвала узгодженість між симуляційним та апаратним виконанням (MAE 0,041). Запропонований фреймворк робить внесок у інженерію квантового програмного забезпечення, пропонуючи масштабоване, модульне та незалежне від серверної частини програмного забезпечення рішення для інтеграції квантового машинного навчання у системи потокової обробки даних у реальному часі.
Опис
Ключові слова
інженерія квантового програмного забезпечення, гібридні квантово-класичні системи, варіаційний квантовий класифікатор, обробка потокових даних у реальному часі, аналіз EEG-даних, NISQ-обчислення, квантове машинне навчання
Бібліографічний опис
Вернік, М. О. Підхід до інженерії квантово-класичних систем потокової обробки сигналів з варіаційними квантовими класифікаторами / Вернік Михайло Олексійович // Інженерія програмного забезпечення і передові інформаційні технології (SoftTech-2026) : матеріали Х Міжнародної науково-практичної конференції молодих вчених та студентів (6-8 травня 2026 р., Київ). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, ІПІ ФІОТ, 2026. – С. 54–59. – Бібліогр.: 6 назв.