量子聯邦學習(QFL)作為一種新興的分散式學習正規化,允許多個客戶端在不共享本地資料的情況下協同訓練量子神經網路。這一特性使其在隱私敏感的智慧服務領域,如金融欺詐檢測和基因組分類,展現出巨大潛力。在這些應用中,不僅聚合模型的準確性至關重要,客戶端級別的學習可靠性和公平性同樣不可或缺。然而,實際部署中常面臨兩大挑戰:客戶端資料的異構性(即非獨立同分布資料)以及量子最佳化固有的噪聲,這些因素容易導致區域性更新不穩定、客戶端漂移,以及不同客戶端之間效能的顯著不公平。
為了解決上述問題,來自的研究團隊提出了DUQFL-Prox(Drift Stable Quantum Federated Learning based on Deep-Unfolded Local Optimization)框架。該框架的核心創新在於:每個客戶端不再使用固定的區域性最佳化器,而是執行自適應的深度展開SPSA(Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation)更新。SPSA是一種適用於量子最佳化的梯度近似方法,而深度展開則透過可學習的迭代步驟來最佳化更新過程。此外,框架引入了一個近端項(proximal term),用於約束區域性模型向全域性模型靠攏,從而有效緩解客戶端漂移。
DUQFL-Prox還包含一個輕量級控制器,該控制器能夠學習每步迭代特定的最佳化引數,例如學習率和步長,以進一步提升聚合後模型的效能。實驗部分在金融欺詐檢測和基因組分類兩個實際任務上進行了驗證。結果表明,與標準的量子聯邦學習基線相比,DUQFL-Prox在訓練穩定性、模型泛化能力和客戶端公平性方面均取得了顯著提升。這一研究成果表明,深度展開技術與量子聯邦學習的結合,能夠在異構分散式環境中支援更加可靠和公平的智慧服務,為未來隱私保護型人工智慧應用開闢了新的途徑。