量子系统仿真优化：带权带宽最小化问题的变体
量子物理
2024-11-13 v1
摘要
本文引入了weighted-BMP，这是带宽最小化问题（BMP）的一个变体，具有优化量子仿真的重要应用。weighted-BMP通过设计粒子相互作用矩阵，将强相互作用置于对角线附近，以优化粒子排序以降低仿真成本。我们使用混合整数线性规划（MILP）对问题进行建模，并通过先进求解器求解至最优。为强化我们的MILP模型，我们引入对称破坏不等式并建立下界。通过大量数值分析，我们检验了这些改进措施对求解器性能的影响。所引入的增强措施平均降低CPU时间25.61%。此外，我们对现实实例进行了量子仿真。我们的numerical测试表明，weighted-BMP方法优于用于量子仿真中场站排序任务的高效启发式方法——逆向Cuthill-McKee（RCM）算法，平均内存存储降低24.48%。从应用角度看，本研究首次将考虑相互作用的精确优化方法weighted-BMP用于量子仿真的场站排序预处理，并展示了其在成本降低中的关键作用。从算法角度看，本文通过引入重要的增强措施奠定了未来进一步改进的基础，特别是加强MILP弱线性松弛的研究。
引用
@article{arxiv.2404.15165,
title = {Optimization of Quantum Systems Emulation via a Variant of the Bandwidth Minimization Problem},
author = {M. Yassine Naghmouchi and Joseph Vovrosh and Wesley da Silva Coelho and Alexandre Dauphin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.15165},
year = {2024}
}