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Accès ouvert déclaré 2026 preprint

Quantum Spectral Model: Data Reuploading with Input-Conditioned Frequency Support

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Rattachement africain : au. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

A central design principle in modern machine learning and artificial intelligence is to align a model's inductive bias with the structure of its input data. For matrix-valued inputs, relevant matrix-level relationships can be characterised through spectral values and spectral subspaces; however, common coordinate-wise rotation-gate data-encoding unitaries used in most quantum machine learning models do not explicitly construct such a matrix-level representation. We introduce Quantum Spectral Models (QSMs), in which we construct the generator of the data-encoding unitary directly from each input matrix. We study three QSM variants based on symmetric, global block, and non-overlapping patch-local block Hamiltonians. Their outputs admit truncated Fourier representations in which input-dependent spectral gaps supply candidate phase carriers, while spectral subspaces help determine their coefficients. We evaluate the QSMs and comparison quantum models on two matrix representations of Pendigits and two controlled synthetic tasks defined by spectral statistics. At the largest evaluated circuit depth, QSM variants lead the tested quantum models in mean test accuracy across all four benchmarks. The patch-local QSM leads on Pendigits, whereas the global block-Hamiltonian QSM leads on the controlled spectral tasks. Ablations show a task-dependent reversal: subspace-preserving controls perform better on Pendigits, whereas spectral-value-only controls lead among the tested ablations on the synthetic tasks. Together, these results shed new light on quantum machine-learning model design by showing how input-conditioned spectral representations can provide an analysable inductive bias, while offering a broader perspective on structure-aware model design in machine learning and artificial intelligence.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

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Où se fait cette recherche

  • CSIRO Manufacturing pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • The University of Melbourne pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • The University of Western Australia pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Pawsey Supercomputing Research Centre pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • CSIRO Technology Research Way pays non établi dans la notice
    Institution
  • Also with Pawsey Supercomputing Centre pays non établi dans la notice
    Institution
  • School of Physics pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

CSIRO Manufacturing, The University of Melbourne et The University of Western Australia, avec 4 autres affiliations.

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