Generative Quantum-inspired Kolmogorov-Arnold Eigensolver

Yu-Cheng Lin, Yu-Chao Hsu, I-Shan Tsai, Chun-Hua Lin, Kuo-Chung Peng, Jiun-Cheng Jiang, Yun-Yuan Wang, Tzung-Chi Huang, Tai-Yue Li, Kuan-Cheng Chen, Samuel Yen-Chi Chen, Nan-Yow Chen

arXiv:2605.04604 · 2026-05-08 공개 · arXiv · PDF

Abstract

High-performance computing (HPC) is increasingly important for scalable quantum chemistry workflows that couple classical generative models, quantum circuit simulation, and selected configuration interaction postprocessing. We present the generative quantum-inspired Kolmogorov-Arnold eigensolver (GQKAE), a parameter-efficient extension of the generative quantum eigensolver (GQE) for quantum chemistry. GQKAE replaces the parameter-heavy feed-forward network components in GPT-style generative eigensolvers with hybrid quantum-inspired Kolmogorov-Arnold network modules, forming a compact HQKANsformer backbone. The method preserves autoregressive operator selection and the quantum-selected configuration interaction evaluation pipeline, while using single-qubit DatA Re-Uploading ActivatioN modules to provide expressive nonlinear mappings. Numerical benchmarks on H4, N2, LiH, C2H6, H2O, and the H2O dimer show that GQKAE achieves chemical accuracy comparable to the GPT-based GQE architecture, while reducing trainable parameters and memory by approximately 66% and improving wall-time performance. For strongly correlated systems such as N2 and LiH, GQKAE also improves convergence behavior and final energy errors. These results indicate that quantum-inspired Kolmogorov-Arnold networks can reduce classical-side overhead while preserving circuit-generation quality, offering a scalable route for HPC-quantum co-design on near-term quantum platforms.

한국어 요약

📋 한 줄 요약

**[양자/HPC]** GPT 기반 GQE의 FFN을 양자영감 Kolmogorov-Arnold 네트워크로 대체한 파라미터 효율적 양자화학 솔버 GQKAE를 제안한다.

🎯 핵심 기여도

💡 핵심 아이디어

양자화학 워크플로우의 클래식 측 부담을 줄이기 위해, 자가회귀 연산자 선택·QSCI 평가 파이프라인은 유지하면서 무거운 FFN 부분만 양자영감 KAN으로 교체한다. KAN의 표현력과 데이터 재업로드 활성화를 결합해 더 작은 파라미터로 동등한 화학적 정확도를 달성한다.

🔬 기술적 접근법

📊 주요 결과

💭 의의 및 한계

**의의**: HPC-양자 코디자인 관점에서 클래식 측 오버헤드를 줄여 NISQ 시대 양자화학 워크플로우의 실용성을 높임. **한계**: 평가 분자 종이 비교적 작고, 실제 양자 하드웨어 노이즈·확장성 평가는 후속 연구로 남음.

🚀 실용적 활용