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面向 FMCW 雷达检测的紧凑型混合量子-经典学习的数字孪生体

量子物理 2026-05-26 v1 信号处理

摘要

频率调制连续波雷达感测常依赖标定测量数据,这些数据在规模化收集时成本高、受限或难以获取。本文评估了基于物理信息的数字孪生体作为量子-经典雷达学习的受控测试平台。两种人工雷达基准被考虑:从多普勒-距离图对无人机分类以及从多普勒-时频图进行人体跌倒检测。对于这两个任务,输入数据被标准化、使用主成分分析降维,并采用径向基函数支持向量分类器或量子支持向量分类器进行分类。所有量子核结果均通过无噪声的经典仿真获得;未使用量子硬件,亦无量子优势的声称。在五个随机种子下,量子支持向量分类器在 UAV 基准测试中从四个主成分开始提升,达到八个主成分时的准确率为 0.941±0.0120.941 \pm 0.012,而经典基准为 0.880±0.0290.880 \pm 0.029。在跌倒检测基准测试中,两种分类器表现相似,在更高特征维度上有小幅量子核提升。高斯噪声鲁棒性研究显示,在所测试的噪声水平下性能有限退化,但保留了 UAV 量子核优势。这些结果支持数字孪生体作为雷达-QML 基准测试的有用且受控环境,为实际测量数据验证和硬件执行奠定基础。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.24187,
  title  = {Digital twins for compact hybrid quantum classical learning in FMCW radar detection},
  author = {Sebastian Ratto Valderrama and Ahmed N. Sayed and Arien Sligar and Jose R. Rosas-Bustos and Omar M. Ramahi and George Shaker},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24187},
  year   = {2026}
}

备注

12 pages, 4 figures