EQUAL：通过注入受控扰动提升量子退火器保真度
量子物理
2021-08-26 v1 硬件体系结构
新兴技术
摘要
量子计算是一种利用量子力学特性加速计算困难问题的信息处理范式。尽管前景广阔，现有的基于门的量子计算机仅由几十个量子比特组成，规模不足以应对大多数应用。另一方面，现有拥有数千量子比特的量子退火器（QA）有潜力解决某些特定领域的优化问题。QA 是单指令机器，为执行程序，需将问题转化为哈密顿量，嵌入硬件，并运行单条量子机器指令（QMI）。不幸的是，硬件中的噪声和不完美导致即使在运行数千次试验后，QA 仍会给出次优解。QA 有限的可编程性意味着用户在所有试验中执行相同的 QMI。这使得所有试验在整个执行过程中都受到相似的噪声分布影响，从而导致系统性偏差。我们观察到，系统性偏差会导致次优解，且无法通过执行更多试验或使用现有的误差缓解方案来减轻。为应对这一挑战，我们提出了 EQUAL（集成量子退火）。EQUAL 通过向程序 QMI 添加受控扰动来生成一组 QMI 集成。当在 QA 上执行时，这组 QMI 集成引导程序避免在所有试验中遭遇相同的偏差，从而提高了解决方案的质量。我们使用 2041 量子比特的 D-Wave QA 进行的评估表明，EQUAL 将基线与理想情况之间的差距平均缩小了 14%（最高可达 26%），且无需任何额外试验。EQUAL 可与现有的误差缓解方案结合，进一步将基线与理想情况之间的差距平均缩小 55%（最高可达 68%）。
引用
@article{arxiv.2108.10964,
title = {EQUAL: Improving the Fidelity of Quantum Annealers by Injecting Controlled Perturbations},
author = {Ramin Ayanzadeh and Poulami Das and Swamit S. Tannu and Moinuddin Qureshi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10964},
year = {2021}
}