在 NP 完全问题上使用增强型量子求解器实现扩展优势
量子物理
2025-08-13 v1
摘要
实现量子优势仍是噪声中间规模量子时代的关键里程碑。缺乏严格的复杂度证明，扩展优势——即量子资源需求增长速度慢于其 classical 对手——作为主要指标。然而，直接将量子优化算法应用于 classically 不可行的问题尚未展示出这种优势。为此，我们开发了针对 one-in-three Boolean satisfiability 问题的增强型量子求解器。我们提出了一种限制空间缩减算法（RSRA），实现 optimal search space 维数，从而降低各种量子求解器的 qubit 数和时间复杂度。针对最多 65 个变量的问题实例进行大规模数值调查，表明我们的增强型量子近似优化算法（QAOA）和量子绝热算法（QAA）-based 求解器均优于最新的 classical 求解器，其中 QAA-based 求解器提供了 lower bound 且展现了扩展优势。此外，我们在拥有 13 个 qubit 的超导量子处理器上实现了这些增强型求解器，确认了预测的性能提升。总体而言，我们的结果提供了对 NP 完全问题实现量子加速的实证证据。
引用
@article{arxiv.2508.08869,
title = {Evidence of scaling advantage on an NP-Complete problem with enhanced quantum solvers},
author = {Quanfeng Lu and Shijie Wei and Keren Li and Pan Gao and Bao Yan and Muxi Zheng and Haoran Zhang and Jinfeng Zeng and Gui-Lu Long},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.08869},
year = {2025}
}