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Challenges for Reinforcement Learning in Quantum Circuit Design

Challenges for Reinforcement Learning in Quantum Circuit Design

Philipp Altmann, Jonas Stein, Michael K¨olle, Adelina B¨arligea, Maximilian Zorn, Thomas
Gabor, Thomy Phan, Sebastian Feld, and Claudia Linnhoff-Popien

Abstract

Quantum computing (QC) in the current NISQ era is still limited in size and precision. Hybrid applications mitigating those shortcomings are prevalent to gain early insight and advantages. Hybrid quantum machine learning (QML) comprises both the application of QC to improve machine learning (ML) and ML to improve QC architectures. This work considers the latter, leveraging reinforcement learning (RL) to improve quantum circuit design (QCD), which we formalize by a set of generic objectives. Furthermore, we propose qcd-gym, a concrete framework formalized as a Markov decision process, to enable learning policies capable of controlling a universal set of continuously parameterized quantum gates. Finally, we provide benchmark comparisons to assess the shortcomings and strengths of current state-of-the-art RL algorithms.

In progress


QAR-Lab – Quantum Applications and Research Laboratory
Ludwig-Maximilians-Universität München
Oettingenstraße 67
80538 Munich
Phone: +49 89 2180-9153
E-mail: qar-lab@mobile.ifi.lmu.de

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