参数化量子电路的块环连接拓扑

在变分量子算法（VQAs）中，选择高效的参数化量子电路（PQCs）拓扑至关重要。然而，现有电路存在一些问题，即参数过多导致优化困难，或性能难以保证。如何在不降低性能的前提下减少 PQC 中的参数数量（单量子比特旋转门和双量子比特门数量）已成为一个新挑战。为解决该问题，我们提出一种称为块环（BR）拓扑的新型拓扑来构建 PQC。该拓扑将所有量子比特分配到若干块中，块内采用全连接模式，块间采用环形模式连接。与具有最佳性能的纯全连接拓扑电路相比，BR 拓扑性能相近，且参数数量和双量子比特门数量从 O(n^2) 降至 O(mn)，其中 m 为我们设定的超参数。此外，我们从表达能力和纠缠能力方面将 BR 拓扑与其它拓扑电路进行比较。考虑到不同双量子比特门对电路的影响，我们还区分了受控 X 旋转门与受控 Z 旋转门。最后，我们也考虑了 PQC 的 1 层和 2 层配置，显示了 BR 在多层电路条件下的性能提升。