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二元优化的高斯波束抽样

量子物理 2024-12-20 v1

摘要

二元优化是计算科学中的一个基本领域,应用范围广泛,从物流到密码学,任务常被形式化为二次或多项式无约束二元优化问题 (QUBO/PUBO)。本文提出使用参数化的高斯波束抽样器 (Gaussian Boson Sampler, GBS) 配合阈值探测器来解决此类问题。我们将一般的 PUBO 实例映射到量子哈姆顿量,并优化其能量相对于 GBS ansatz 的条件价值风险 (Conditional Value-at-Risk)。特别地,我们观察到,当算法简化为标准变分量子本征求解器 (Variational Quantum Eigensolver) 时,代价函数为解析函数。因此,可仅使用经典计算资源高效计算其梯度。在 3-SAT 和图分区问题的数值实验中,我们观察到相较于随机猜测显著取得性能提升,为我们提出的方法提供了首个概念验证。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.14783,
  title  = {Gaussian boson sampling for binary optimization},
  author = {Jean Cazalis and Tirth Shah and Yahui Chai and Karl Jansen and Stefan Kühn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.14783},
  year   = {2024}
}

备注

17 pages, 7 figures, extended version of arXiv:2312.07235