Expressividade e emaranhamento de circuitos quânticos variacionais: uma análise em bases de sentimento

Abstract

Circuitos Quânticos Variacionais (CQV) são uma abordagem promissora para o Processamento de Linguagem Natural Quântico. Contudo, persiste uma lacuna entre as propriedades teóri cas dos circuitos, como expressabilidade e emaranhamento, e seu desempenho empírico. Esta dissertação investiga sistematicamente essa relação na tarefa de análise de sentimentos, ava liando o impacto da representação de entrada e comparando com benchmarks clássicos. Para tal, foram avaliadas 15 arquiteturas de CQV em baixa (L = 1) e alta (L = 10) profundi dade, quantificando-se sua expressabilidade e poder de emaranhamento. Os modelos foram testados em quatro bases de dados (três sintéticas e a pública Stanford Sentiment Treebank- SST) utilizando diferentes embeddings e dimensionalidades. A performance (métrica F1) foi comparada a 7 modelos clássicos e 26 configurações de ensembles com validação estatística. Os resultados confirmam que emaranhamento e profundidade adequada são requisitos para o desempenho em cenários complexos; o aumento da profundidade de L = 1 para L = 10 foi fundamental para a performance dos circuitos emaranhadores, que também demonstraram maior robustez à redução de dimensionalidade. Contudo, os modelos clássicos de referência, notadamente as Máquinas de Vetores de Suporte, apresentaram desempenho superior na base SST, não sendo observada uma vantagem quântica. Em contrapartida, nas bases sintéticas, di versos modelos quânticos profundos alcançaram desempenho estatisticamente equivalente aos melhores benchmarks clássicos, evidenciando sua competitividade. Este trabalho estabelece, portanto, uma ponte empírica entre teoria e prática no projeto de CQVs, validando a relevância do emaranhamento e da profundidade e fornecendo diretrizes para arquiteturas quânticas mais eficazes