相干伊辛机与量子退火机性能差异的实验研究

物理退火系统为求解 NP 难 Ising 优化问题提供了启发式方法。在此，我们研究两类退火机器——由 D-Wave Systems 制造的商用量子退火机，以及基于光学参量振荡器网络、采用测量反馈的相干伊辛机 (CIM)——在两类问题上的性能：Sherrington-Kirkpatrick (SK) 模型与 MAX-CUT。在 3 度正则图的 MAX-CUT 上，D-Wave 量子退火机优于 CIM。然而，在更稠密的问题上，我们观测到对于固定退火时间，在 SK 模型与 50% 边密度的 MAX-CUT 上，量子退火机相对 CIM 存在指数级惩罚 ($\exp(-\alpha_\textrm{DW} N^2)$ 对比 $\exp(-\alpha_\textrm{CIM} N)$)，其中系数 $\alpha_\textrm{CIM}$ 与 $\alpha_\textrm{DW}$ 依赖于问题类别。在超过 $50$ 个顶点的算例上，CIM 与 D-Wave 退火机之间存在数个数量级的解算时间差。最优退火时间分析也与显著的预期性能差异一致。稀疏连接的 D-Wave 机器与由测量反馈实现的全连接 CIM 之间的性能差异，为增加量子退火机连接度的研究提供了有力的实验支持。