变分量子本征求解器：经典与量子优化方法的比较分析
量子物理
2025-04-21 v2 计算物理
摘要
本研究探讨了变分量子本征求解器 (VQE) 在 Ising 模型作为测试模型中的应用，在此过程中我们深入研究了若干经典和量子优化方法，并分析了每种方法所能提供的量子优势，随后我们提出了一种新的组合优化方案，即 QN-SPSA+PSR，将约计算 Fubini-Study 度量 (QN-SPSA) 与参数位移规则 (PSR) 对梯度的精确求值相结合。QN-SPSA+PSR 方法将 QN-SPSA 的计算效率与 PSR 的精确梯度计算相融合，在保持低计算消耗的同时，提升了稳定性和收敛速度。我们的结果为 VQE 优化子程序乃至量子机器学习的优化环节提供了新的潜在量子优势，增强了在噪声中间规模量子计算 (NISQ) 设备上进行高效量子模拟的可行路径。此外，我们还详细研究了量子电路 ansatz 结构，以找到最适用于 Ising 模型和 NISQ 环境的结构，并充分利用了所研究模型的特性。
引用
@article{arxiv.2412.19176,
title = {Variational Quantum Eigensolver: A Comparative Analysis of Classical and Quantum Optimization Methods},
author = {Duc-Truyen Le and Vu-Linh Nguyen and Cong-Ha Nguyen and Quoc-Hung Nguyen and Van-Duy Nguyen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.19176},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 7 figures, 1 table