利用基态能量下界验证量子优化器的输出

求解编码于经典自旋系统基态中的优化问题是量子计算设备的重点方向，其提供未知解的上界。为验证这些界，将其与经典方法所得结果进行比较。然而，即便量子界优于经典界，这也几乎无法说明其距离未知解有多近。我们考虑将基态问题的松弛作为量子优化器输出的基准。这些松弛信息量极大，因为它们提供基态能量的下界。我们提出的弦分支定界算法提供了一系列系统性改进的置信区域，基态能量确凿地位于其中。有趣的是，该过程的每一步仅需关于系统尺寸多项式级别的计算量。此外，该算法系统性地利用了相关Ising自旋模型的局域性与稀疏性。这为许多当前由启发式优化算法处理的问题提供了经认证的解，且更高效、适用于更大系统尺寸。我们将该方法应用于验证D-Wave 2000Q设备的输出，并识别出退火器未达到基态能量的实例，更重要的是，识别出其达到基态能量的实例——这是标准变分方法无法做到的。我们的工作为量子优化设备输出结果的验证提供了一种灵活且可扩展的方法。