Rahmati, Milad
Unknown Affiliation

Published : 2 Documents Claim Missing Document
Claim Missing Document
Check
Articles

Found 2 Documents
Search

Error-Resilient Quantum Machine Learning for Real-World Optimization Problems in Finance and Supply Chain Networks Rahmati, Milad
InPrime: Indonesian Journal of Pure and Applied Mathematics Vol. 7 No. 1 (2025)
Publisher : Department of Mathematics, Faculty of Sciences and Technology, UIN Syarif Hidayatullah

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.15408/zmv0gv56

Abstract

The advent of quantum computing has introduced a revolutionary shift in computational paradigms, with the potential to address complex problems beyond the reach of classical systems. However, the practical deployment of quantum solutions is challenged by inherent issues such as noise and decoherence, which hinder their reliability. This study presents a novel error-resilient framework tailored for quantum machine learning (QML) to address optimization problems in finance and supply chain networks. By utilizing hybrid quantum-classical algorithms, the framework mitigates the detrimental effects of quantum noise and enhances computational robustness through advanced techniques like quantum variational circuits. Comprehensive experiments on real-world datasets highlight the framework's ability to outperform conventional methods in solving intricate optimization challenges. The findings demonstrate the transformative potential of quantum-assisted optimization for tackling critical issues in financial modeling and supply chain resilience. In this work, I propose a novel hybrid quantum-classical framework that integrates variational quantum circuits with noise mitigation strategies such as Zero Noise Extrapolation (ZNE), tailored for real-world optimization in finance and supply chain domains. This integrated approach—addressing error resilience and practical scalability together—sets the work apart from existing studies focused solely on theoretical or idealized scenarios. Keywords: Error resilience; Financial modeling; Hybrid algorithms; Optimization challenges; Quantum computing; Quantum machine learning.   Abstrak Munculnya komputasi kuantum telah memperkenalkan pergeseran revolusioner dalam paradigma komputasi, dengan potensi untuk mengatasi masalah kompleks di luar jangkauan sistem klasik. Namun, penerapan praktis solusi kuantum ditantang oleh masalah inheren seperti kebisingan dan dekoherensi, yang menghambat keandalannya. Studi ini menyajikan kerangka kerja baru mengenai ketahanan kesalahan (error-resilient) yang dirancang untuk pembelajaran mesin kuantum (QML) dalam mengatasi masalah optimasi pada jaringan keuangan dan rantai pasokan. Dengan memanfaatkan algoritma kuantum-klasik hibrida, kerangka kerja tersebut mengurangi efek merugikan dari kebisingan kuantum dan meningkatkan ketahanan komputasi melalui teknik canggih seperti sirkuit variasional kuantum. Eksperimen komprehensif pada kumpulan data dunia nyata menyoroti kemampuan kerangka kerja untuk mengungguli metode konvensional dalam memecahkan tantangan pengoptimalan yang rumit. Temuan ini menunjukkan potensi transformatif pengoptimalan berbantuan kuantum (quantum-assisted) untuk mengatasi masalah kritis dalam pemodelan keuangan dan ketahanan rantai pasokan. Pada artikel ini, kami mengusulkan kerangka kerja kuantum-klasik hibrida baru yang memadukan sirkuit kuantum variasional dengan strategi mitigasi derau seperti Zero Noise Extrapolation (ZNE), yang dirancang khusus untuk pengoptimalan dunia nyata dalam domain keuangan dan rantai pasokan. Pendekatan terpadu ini—yang menangani ketahanan kesalahan dan skalabilitas praktis secara bersamaan—hal inilah yang menjadi pembeda penelitian ini dengan studi-studi sebelumnya yang hanya berfokus pada skenario teoritis atau ideal. Kata Kunci: Ketahanan kesalahan; Pemodelan keuangan; Algoritma hibrida; Tantangan optimasi; Komputasi kuantum; Pembelajaran mesin kuantum.   2020MSC: 81P68, 90C59, 91G60
A Scalable and Privacy-Enhanced Federated Learning Framework with Adaptive Trade-offs Between Communication Efficiency, Privacy Guarantees, and Model Performance in Non-IID Environments Rahmati, Milad; Rahmati, Nima
InPrime: Indonesian Journal of Pure and Applied Mathematics Vol. 7 No. 2 (2025)
Publisher : Department of Mathematics, Faculty of Sciences and Technology, UIN Syarif Hidayatullah

Show Abstract | Download Original | Original Source | Check in Google Scholar | DOI: 10.15408/frxdzc84

Abstract

Federated learning (FL) has become a promising paradigm for collaborative machine learning that preserves the privacy of distributed data sources. However, implementing privacy-preserving federated learning (PPFL) in real-world settings poses several critical challenges, particularly in balancing communication efficiency, strong privacy guarantees, and reliable model performance. These issues are further exacerbated in non-IID (non-independent and identically distributed) environments, which are common in decentralized data scenarios. This study introduces a scalable framework for PPFL that incorporates an adaptive mechanism to optimize trade-offs among communication, privacy, and performance, tailored to dynamic, resource-constrained settings. The proposed framework integrates advanced differential privacy techniques with efficient communication strategies and employs robust aggregation algorithms to address data heterogeneity. Analytical evaluations highlight the scalability and effectiveness of the approach, while experimental validations demonstrate its advantages in terms of privacy-accuracy trade-offs across diverse datasets, including applications in healthcare and IoT. This work contributes to enhancing the practicality of FL systems by demonstrating a 6.5% accuracy improvement on CIFAR-10 in non-IID settings, maintaining 87.2% accuracy at a strict privacy budget of ε=1.0, and reducing communication overhead by 40% compared to baselines, addressing key barriers to deployment and setting a foundation for future research in dynamic, privacy-preserving machine learning systems. Keywords: Adaptive algorithms; Data heterogeneity; Differential privacy; Distributed systems; Scalability.   Abstrak Pembelajaran terfederasi (Federated learning) telah menjadi paradigma yang menjanjikan untuk pembelajaran mesin kolaboratif yang menjaga privasi sumber data terdistribusi. Namun, penerapan pembelajaran terfederasi yang menjaga privasi (PPFL) dalam dunia nyata menghadapi beberapa tantangan kritis, terutama dalam mencapai keseimbangan antara efisiensi komunikasi, jaminan privasi yang kuat, dan kinerja model yang andal. Masalah-masalah ini semakin diperparah dalam lingkungan non-IID (non-independen dan terdistribusi identik), yang umum terjadi dalam skenario data terdesentralisasi. Artikel ini memperkenalkan kerangka kerja yang skalabel untuk PPFL yang menggabungkan mekanisme adaptif untuk mengoptimalkan trade-off antara komunikasi, privasi, dan kinerja, yang disesuaikan dengan pengaturan dinamis dan terbatas sumber daya. Kerangka kerja yang diusulkan mengintegrasikan teknik privasi diferensial tingkat lanjut dengan strategi komunikasi yang efisien dan menggunakan algoritma agregasi yang tangguh untuk mengatasi heterogenitas data. Evaluasi analitis menyoroti skalabilitas dan efektivitas pendekatan ini, sementara validasi eksperimental menunjukkan keunggulannya dalam hal trade-off privasi-akurasi di berbagai set data, termasuk aplikasi di bidang kesehatan dan IoT. Hal ini berkontribusi dalam meningkatkan kepraktisan sistem FL dengan menunjukkan peningkatan akurasi sebesar 6,5% pada CIFAR-10 dalam pengaturan non-IID, mempertahankan akurasi sebesar 87,2% pada anggaran privasi yang ketat sebesar ε=1,0, dan mengurangi overhead komunikasi sebesar 40% dibandingkan dengan model dasarnya, mengatasi hambatan utama untuk penerapan dan menetapkan landasan untuk penelitian selanjutnya dalam sistem pembelajaran mesin yang dinamis dan menjaga privasi. Kata Kunci: Algoritma adaptif; Heterogenitas data; Privasi diferensial; Sistem terdistribusi; Skalabilitas. 2020MSC: 68T07, 68W15.