囚禁离子 NISQ 设备上用于 MAX $k$-SAT 的高轮次 QAOA
量子物理
2023-12-04 v2 离散数学
新兴技术
摘要
量子交替算子拟设（QAOA）是一种混合经典-量子算法，旨在对离散组合优化问题的最优解进行采样。我们提出用于采样 MAX -SAT 问题（具体为 与 ）的优化 QAOA 线路构造。我们所提出的新型 -SAT QAOA 线路构造采用基于测量的反计算，随后进行经典前馈条件操作。对于 -SAT 的 QAOA 线路参数通过精确经典（无噪声）模拟优化，使用 HPC 资源在 个量子比特上模拟至多 轮。为探索当前 NISQ 设备的极限，我们在四台囚禁离子量子计算机上执行这些优化后的 QAOA 线路，用于子句-变量比为 的随机 -SAT 测试实例：Quantinuum H1-1（20 量子比特）、IonQ Harmony（11 量子比特）、IonQ Aria 1（25 量子比特）与 IonQ Forte（30 量子比特）。所执行的 QAOA 线路包括 至 ，以及 对应 与 。高轮次线路使用了超过 9,000 条独立门指令，使其成为在 NISQ 设备上执行的最大规模 QAOA 线路之一。我们的主要发现是：当前 NISQ 设备在低轮次（即 ）时表现最佳，而后——正如噪声所预期的那样——随着 QAOA 轮次进一步增加，逐渐开始返回不优于随机选取解的可满足真值赋值。
引用
@article{arxiv.2306.03238,
title = {High-Round QAOA for MAX $k$-SAT on Trapped Ion NISQ Devices},
author = {Elijah Pelofske and Andreas Bärtschi and John Golden and Stephan Eidenbenz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.03238},
year = {2023}
}