This work investigates an extension of transfer learning applied in machine learning algorithms to the emerging hybrid end-to-end quantum neural network (QNN) for spoken command recognition (SCR). Our QNN-based SCR system is composed of classical and quantum components: (1) the classical part mainly relies on a 1D convolutional neural network (CNN) to extract speech features; (2) the quantum part is built upon the variational quantum circuit with a few learnable parameters. Since it is inefficient to train the hybrid end-to-end QNN from scratch on a noisy intermediate-scale quantum (NISQ) device, we put forth a hybrid transfer learning algorithm that allows a pre-trained classical network to be transferred to the classical part of the hybrid QNN model. The pre-trained classical network is further modified and augmented through jointly fine-tuning with a variational quantum circuit (VQC). The hybrid transfer learning methodology is particularly attractive for the task of QNN-based SCR because low-dimensional classical features are expected to be encoded into quantum states. We assess the hybrid transfer learning algorithm applied to the hybrid classical-quantum QNN for SCR on the Google speech command dataset, and our classical simulation results suggest that the hybrid transfer learning can boost our baseline performance on the SCR task.


翻译:这项工作调查了在机器学习算法中应用到新兴混合端至端量子神经网络(QNN)以进行口授识别的转移学习的延伸。我们的QNN SCR系统由古典和量子部分组成:(1) 古典部分主要依赖1D进化神经网络(CNN)来提取语音特征;(2) 量子部分以具有几个可学习参数的变量电路为基础。由于从头到尾对混合端至端量子网络(QNNN)进行培训效率不高,因此我们推出了一种混合转移学习算法,允许将预先培训的古典网络转移到混合QNNNM模型的经典部分。通过与变量电路(VQC)联合微调,对古典网络网络网络进行了进一步修改和扩充。混合传输学习方法对基于QNNCR的任务特别有吸引力,因为低度古典特征预计将被编码成量子状态。我们评估了用于混合古典-量级量量子设备(NIQQQQ)的混合转移学习算法,我们用于混合古典-古典模型模型模拟SCRMLS的SDLSMISLA,建议用于SMLS的SDRODS的SMLS的SBLSDLS的SDLS的升级演导任务。

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