有害的不可知纠缠：反对将硬件高效拟设用于组合优化
量子物理
2026-05-20 v1
摘要
用于组合优化的变分量子算法（VQAs）通常默认采用纠缠门作为设计选择，然而纠缠的作用，包括其数量和结构，仍然知之甚少。这一差距对于由对角哈密顿量主导的问题尤其重要，因为其基态是经典乘积态，原则上不需要纠缠，这提出了一个根本问题：纠缠门是否以及如何帮助或阻碍变分搜索。我们通过引入两种互补的控制机制来研究MaxCut问题的这个问题，这些机制提供了对硬件高效拟设（HEA）纠缠的平滑、单调控制，并通过Meyer-Wallach度量Q进行量化，并以QAOA作为问题结构的参考进行基准测试。跟踪整个VQA训练过程中的纠缠轨迹Q(t)表明，当拟设通过其参数赋予优化器对纠缠的间接控制时，它始终会降低纠缠。与这一趋势一致，完全可分离的拟设优于所有纠缠的硬件高效配置，建立了一种单调关系：较少的问题无关纠缠产生更好的性能。相比之下，QAOA的纠缠在结构上源自问题哈密顿量，它保持高纠缠度，同时实现了有竞争力的解质量，这表明纠缠的结构，而不仅仅是数量，决定了其实用性。这些发现表明，用于对角哈密顿量的HEA是不合适的，并且用于组合优化的变分方法应优先考虑问题结构的电路设计。
引用
@article{arxiv.2605.19827,
title = {Detrimental Agnostic Entanglement: The Case Against Hardware-Efficient Ans\"atze for Combinatorial Optimization},
author = {Tobias Rohe and Markus Baumann and Federico Harjes Ruiloba and Philipp Altmann and Gerhard Stenzel and Claudia Linnhoff-Popien},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19827},
year = {2026}
}