探索 qutrit 在图着色量子优化中的潜力
量子物理
2023-08-17 v1
摘要
近期的硬件演示与线路编译进展，使得在近term设备上使用高维系统（qudit，量子多能级系统）进行量子计算成为一种诱人的可能。某些问题使用 qudit 比使用 qubit 具有更自然或最优的编码方式。我们通过使用 qutrit（三维量子系统）来表述图 3-着色这一具有实际应用且著名困难的问题，并采用量子近似优化算法(QAOA)求解，以探索这一潜力。我们构建了基于 qutrit 的代价与混合哈密顿量，以及使用 qutrit 门的相应量子线路。我们使用 PennyLane 进行无噪声模拟，将该表述与基于 qubit 的 QAOA 进行比较，并分析所需的解质量与资源。初步结果表明，在超参数集相当的情况下，qutrit 编码能找到更精确的解，所用 qudit 数量减半，且每层线路深度明显小于一种高效的 qubit 编码。本工作表明 qutrit 可能在近term设备上求解某些问题中发挥作用，然而仍需进一步工作以评估其在噪声环境中的潜力。
引用
@article{arxiv.2308.08050,
title = {Exploring the Potential of Qutrits for Quantum Optimization of Graph Coloring},
author = {Gabriel Bottrill and Mudit Pandey and Olivia Di Matteo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.08050},
year = {2023}
}
备注
Accepted in IEEE QCE23 (New Ideas and Emergent Results)