量子退火中弱耦合极限的失效

逆向退火是量子退火的一种变体，其中系统被制备于经典态，逆向退火至反转点，然后再正向退火。我们报道了使用 D-Wave 2000Q 设备的逆向退火实验，聚焦于 $p=2$ $p$-spin 问题，该问题经历二阶量子相变，其能隙在自旋数上多项式地关闭。我们关注总成功概率与部分成功概率，后者为找到全自旋向上或全自旋向下两个简并基态各自的概率，前者为二者之和。经验部分成功概率在两个简并基态之间表现出强烈的不对称性，取决于逆向退火的初始态。为解释这些结果，我们使用在与浴弱耦合和强耦合极限下的主方程进行开放系统模拟。前者称为绝热主方程（AME），在瞬时能量本征基中有退相干，预测两个简并基态间完美对称，从而与实验不符。相反，后者称为极化子变换 Redfield 方程（PTRE），与实验密切吻合。因此我们的结果对弱系统-浴耦合极限在描述当前实验量子退火器动力学中的充分性提出了挑战，至少对于微秒或更长时标的逆向退火如此。