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VAE-QWGAN:通过自编码先验解决量子 GAN 中的模式崩溃问题

量子物理 2025-05-23 v2 计算机视觉与模式识别 机器学习

摘要

近期提出的量子生成对抗网络(GAN)存在与经典 GAN 类似的模式崩溃问题,即 GAN 学习到的分布无法捕捉目标分布的高模式复杂性。模式崩溃可能源于生成学习任务中使用了无信息先验分布。为缓解量子 GAN 的模式崩溃问题,本文提出了一种新颖的\textbf{量子-经典混合生成模型} VAE-QWGAN,它结合了经典变分自编码器(VAE)与量子 Wasserstein GAN(QWGAN)的优势。VAE-QWGAN 将 VAE 解码器与 QWGAN 生成器融合为单个量子模型,并在训练期间利用 VAE 编码器进行依赖数据的潜在向量采样。这反过来又提升了生成图像的多样性与质量。为了在推理时从训练好的模型生成新数据,我们从训练期间生成的潜在向量上学习到的混合高斯模型(GMM)先验中进行采样。我们在 MNIST/Fashion-MNIST 数据集上对图像生成 QGAN 进行了大量实验,并计算了一系列衡量生成样本多样性与质量的指标。我们表明,VAE-QWGAN 相比现有 QGAN 方法展现出显著提升。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.10339,
  title  = {VAE-QWGAN: Addressing Mode Collapse in Quantum GANs via Autoencoding Priors},
  author = {Aaron Mark Thomas and Harry Youel and Sharu Theresa Jose},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.10339},
  year   = {2025}
}

备注

30 pages, 13 figures