WiMi Releases Next-Generation Quantum Convolutional Neural Network Technology for Multi-Channel Supervised Learning

核心观点 - 公司发布了一项名为“用于多通道监督学习的量子卷积神经网络”的下一代技术 该技术首次构建了完全硬件自适应的量子卷积核设计 使量子模型能高效处理多通道数据 在图像分类、医学成像、视频分析和多模态监控等行业展现出绝对优势 [1] 技术突破与核心架构 - 技术突破的核心在于系统化的设计方案 包括卷积核结构、量子比特布局、通道交互编码、权重可学习性、可解释性及硬件约束适应策略 [2] - 为实现真实硬件执行 公司转向更接近量子硬件原生门操作特性的设计理念 放弃了大量不切实际的深度电路结构 [2] - 公司提出的量子电路卷积核采用单比特旋转门、受控参数化门、SWAP交错结构、弱纠缠层和通道交互门 形成了能表达复杂功能且对量子退相干保持鲁棒性的卷积算子 [2] - 与经典卷积核需在像素邻域滑动不同 公司采用量子特有的编码方法 将多通道数据压缩编码到量子态的振幅、相位或纠缠结构中 通过参数化量子门进行类卷积处理 [2] - 通道间的特征融合不再依赖线性加权 而是通过门级交互直接在量子态空间产生高维关联 产生比经典卷积更强的特征组合能力 [2] - 通过训练 这些参数化量子卷积核可以学习高阶跨通道特征 如纹理-颜色共现、时空联合模式、多光谱能量分布关联等 从而实现优于传统QCNN的表达能力 [2] - 技术架构核心之一是公司建立的量子多通道卷积算子 该算子使用参数化旋转门和受控门构建卷积模式 通过调整门的旋转角度和受控结构 卷积核能在训练中自动学习最优的跨通道特征组合策略 [3] - 该卷积算子不仅能作用于单比特分布 还能以类张量方式作用于多比特通道结构 使其不仅能提取局部相干性 还能从纠缠结构中挖掘高阶关系 [3] - 量子卷积核基于量子叠加和量子纠缠 能在指数级特征空间中表达复杂的多通道关联 这是经典CNN基于线性叠加的组合方式无法直接实现的 [3] - 卷积运算完成后 特征图在量子系统中被压缩成更紧凑的量子态 并通过量子池化电路进行下采样 [3] - 公司采用可学习的量子池化模式 通过可控测量或可控压缩操作减少量子态维度 同时保留关键特征信息 这避免了传统QCNN中直接测量导致的特征破坏问题 [3] - 实验结果表明 新的池化结构比传统QCNN池化方法更稳定 且具有更高的特征保留率 [3] - 公司还构建了专用的混合量子-经典训练框架 经典计算模块负责损失函数计算、梯度求解和参数更新 量子模块负责前向传播和量子态演化 [3] - 公司采用扩展的参数平移规则方法 使多通道量子卷积核中的所有参数都能得到有效训练 为提高训练稳定性 还引入了量子噪声模拟和梯度裁剪机制 确保模型在真实量子硬件上的性能不会因噪声而急剧下降 [3] - 在训练过程中 模型能够自动捕获多通道间的非线性关联 以RGB图像为例 模型学习到的量子卷积核并非简单地对R、G、B通道进行线性遍历 而是通过纠缠层建立通道间的关联 使卷积核能在量子态空间识别颜色分布模式的联合特征 [3] - 这意味着模型并非在三个通道上分别进行卷积 而是在更高维空间学习整体深度特征 其表达能力远超经典CNN中的3×3或1×1卷积 [3][4] 应用前景与行业意义 - 公司认为多通道处理能力将成为量子神经网络走向实际应用的关键能力之一 [5] - 单通道QCNN在学术界具有探索意义 但其局限性使其无法满足行业对复杂数据的要求 MC-QCNN的出现使量子深度学习系统首次具备处理现实世界数据的能力 意味着量子AI不再仅是实验室概念 而开始具备商业落地的可能性 [5] - 随着量子硬件性能的提升 该技术将推动量子机器学习从实验室研究走向真正的应用时代 [5] - 未来 公司将继续完善该技术体系 包括构建更高效的量子卷积核结构、开发更鲁棒的噪声适应策略、扩展到三维卷积和时间序列卷积结构 并探索与Transformer等模型结构的集成可能性 [6] - 这将使量子模型不仅能处理多通道图像 还能处理多模态语音、视频、文本、图结构和传感器数据 [6] - 量子深度学习将不再局限于小规模任务 而将成为下一代通用AI模型中的重要算子 量子计算与人工智能的结合将是未来十年技术发展的核心趋势 [6] - 公司将持续致力于推动量子AI生态系统的构建 让量子技术真正服务于工业需求、社会价值和人类未来 [6] 公司背景 - 公司是一家全球领先的全息增强现实技术提供商 专注于全息云服务 [1][7] - 公司主要业务领域涵盖车载AR全息HUD、3D全息脉冲激光雷达、头戴式光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备及元宇宙全息云软件等专业领域 [7] - 公司技术覆盖车载全息AR技术、3D全息脉冲激光雷达技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、交互式全息虚拟通信、元宇宙全息AR技术及元宇宙虚拟云服务等多个方面 [7] - 公司是一家综合性的全息云技术解决方案提供商 [7]

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