이 논문에서는 기능적 자기공명영상(fMRI) 데이터를 이해하기 위한 새로운 양자 기반 접근법인 계층적 양자 제어 게이트(Hierarchical Quantum Control Gates, HQCG) 방법을 소개한다. 이 방법은 지역 양자 제어 게이트(Local Quantum Control Gate, LQCG)와 전역 양자 제어 게이트(Global Quantum Control Gate, GQCG)라는 두 가지 새로운 모듈로 구성된다.
LQCG는 fMRI 신호의 지역적 특징을 추출하기 위해 설계되었으며, 인접한 큐비트들 간의 엔탱글먼트를 통해 자기 주의 메커니즘과 유사한 효과를 달성한다. GQCG는 LQCG에서 추출된 지역 특징들 간의 관계를 학습하여 fMRI 신호의 전역적 특징을 추출한다.
제안된 방법은 양자 컴퓨터에서 end-to-end로 작동하며, 양자 역학을 활용하여 30,000개의 샘플과 같은 극도로 높은 차원의 fMRI 신호 내부의 패턴을 학습할 수 있다. 실험 결과, 제안 방법은 기존 클래식 방법보다 성능이 크게 향상되었으며, 과적합에도 더 강인한 것으로 나타났다.
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