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基于GNN的QEC解码器是否需要经典知识?评估从MWPM进行知识蒸馏的有效性

量子物理 2025-08-07 v1 人工智能

摘要

量子误差纠正(QEC)中解码器的性能是实现实际量子计算机的关键。近年来,图神经网络(GNN)作为一种有前景的ethods,但其训练方法尚不成熟。普遍期望的是,将来自最小权重完美匹配(MWPM)等经典算法的理论知识传递给GNN,这种技术称为知识蒸馏,能够有效提高性能。在本工作中,我们通过严格比较两种基于图注意力网络(GAT)架构、包含时间信息作为节点特征的模型来检验这一假设。第一种是纯数据驱动模型(基线),仅使用真实标签训练;第二种则 incorporates 基于MWPM中理论误差概率的知识蒸馏损失。使用来自Google的公共实验数据进行评估,我们发现尽管知识蒸馏模型的最终测试准确率几乎与基线模型相同,但其训练损失收敛速度更慢,训练时间约增加五倍。这一结果表明,现代GNN架构具备高效从真实硬件数据中直接学习复杂误差相关性的能力,而无需来自近似理论模型的指导。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.03782,
  title  = {Do GNN-based QEC Decoders Require Classical Knowledge? Evaluating the Efficacy of Knowledge Distillation from MWPM},
  author = {Ryota Ikeda},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03782},
  year   = {2025}
}

备注

5 pages, 1 figure, 1 table. Affiliation updated to match user registration