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迈向使用少量量子比特的大规模量子优化求解器

量子物理 2025-03-17 v2

摘要

我们引入了一种变分量子求解器,用于仅使用 nn 个量子比特对 m=O(nk)m=\mathcal{O}(n^k) 个二进制变量进行组合优化,其中 k>1k>1 可调。参数数量和电路深度分别在 mm 中表现出温和的线性和亚线性缩放。此外,我们分析证明了特定的量子比特高效编码作为一种内置特性,带来了 barren plateaus 的超多项式缓解。这导致了前所未有的量子求解器性能。对于 m=7000m=7000,数值模拟产生的解在质量上与最先进的经典求解器具有竞争力。反过来,对于 m=2000m=2000,一项使用 n=17n=17 个囚禁离子量子比特的实验显示的 MaxCut 近似比率估计超过了硬度阈值 0.9410.941。据我们所知,这是在如此规模上实验达到的最高质量。我们的发现为量子启发式求解器提供了一种新的启发式方法,并为在近期量子设备上解决商业相关问题提供了一条有希望的途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2401.09421,
  title  = {Towards large-scale quantum optimization solvers with few qubits},
  author = {Marco Sciorilli and Lucas Borges and Taylor L. Patti and Diego García-Martín and Giancarlo Camilo and Anima Anandkumar and Leandro Aolita},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2401.09421},
  year   = {2025}
}