用于离散马尔可夫随机场的端到端混合量子-经典采样工作流:一项可复现的案例研究
量子物理
2026-07-10 v1 机器学习
摘要
从离散马尔可夫随机场(MRF)中采样是一个难题。我们研究了小规模MRF的振幅编码i.i.d.采样,其中2ⁿ个目标概率在经典上预先计算。这消除了量子指数加速,但允许与基于独立电路样本(τ ≈ 1)的经典MCMC进行清晰比较。在跨越五个图族(1k步burn-in,3k保留样本)的60个实例中,量子与单点Gibbs、块Gibbs、调谐块和并行回火的平均ESS比率分别为16.35、7.29、1.82和1.79,表明现代经典采样器大大缩小了这一差距。将O(2ⁿ)预处理摊销到墙钟时间中,精确逆CDF采样产生17.7M ESS/s,而量子采样器为488K ESS/s(平均速率36倍,每实例153倍),确认没有墙钟优势。我们表征了MCMC自相关成本,并在n ∈ {8,10,12}下对振幅编码态制备进行了基准测试。一项MPS扩展研究(n ≤ 40)表明,键维χ=32在n=40时达到F=0.721±0.059。最后,在n ∈ {8,10,12}下进行的匹配预算VQC与MPS比较显示,VQC保真度远低于MPS:在压缩10.7倍、34.1倍和113.8倍时,(F_VQC, F_MPS) = (0.31, 0.99), (0.21, 0.96), (0.17, 0.88)。
引用
@article{arxiv.2607.09893,
title = {An End-to-End Hybrid Quantum--Classical Sampling Workflow for Discrete Markov Random Fields: A Reproducible Case Study},
author = {Arul Rhik Mazumder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.09893},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 7 figures, 9 tables, Accepted to IEEE International Conference of Quantum Computing and Engineering - QCE 2026 in the Quantum End-to-End Hybrid Case Studies (QECS) Technical Papers track