两门扩展的自由轴选取与自由四元数选取：用于参数化量子电路的顺序优化

我们提出了两种单量子位优化器的两门扩展，即自由轴选取（Fraxis）和自由四元数选取（FQS），分别称为两门Fraxis（TGF）和两门FQS（TGFQS）。与Fraxis和FQS分别通过二次局部代价函数和矩阵对角化一次性更新单个量子位门不同，TGF和TGFQS通过构建精确的四次局部代价函数并使用经典优化器进行优化，同时优化两个参数化单量子位门。我们进一步研究了不同的门对策略如何影响优化性能。通过对自旋哈密顿量、分子哈密顿量和量子态准备任务的numerical实验，我们发现TGF和TGFQS在最终相对误差（相对于基态能或保真度）上经常优于其单门对手。我们观察到TGF和TGFQS的随机门对和半偏移门对策略在许多测试设置下表现最佳。在对Fermi-Hubbard和横场伊辛模型哈密顿量的额外有限-shot实验中，最佳门对策略在各种试验shot数下都保持优势，尤其是在浅层电路中。这些改进以每次门更新中增加的电路评估数为代价，凸显了局部优化力量与测量开销之间的权衡。