连接哈密顿量结构与QAOA性能及能量景观

量子计算有望在优化等特定应用中超越经典计算。在当前含噪中等规模量子（NISQ）设备上，只有像量子交替算子拟设（QAOA）这样的变分量子算法可以实际运行。QAOA通过Trotterization近似量子退火，有效解决二次无约束二元优化（QUBO）问题。在NISQ设备上成功实现需要浅层电路，这受变量数量和增广交互矩阵稀疏性的影响。本文研究了增广交互矩阵确保QAOA可解性所需的稀疏性水平。通过分析不同稀疏性下的Max-Cut问题，我们深入了解了哈密顿量密度如何影响QAOA性能。我们的发现强调，虽然更密集的矩阵使能量景观复杂化，但QAOA的性能在很大程度上不受稀疏性变化的影响。这项研究强调了该算法在近期量子设备上执行优化任务的鲁棒性和潜力，为未来增强QAOA实际应用的研究指明了方向。