有限范围隧穿的计算价值是什么？
量子物理
2016-08-10 v4
摘要
量子退火（QA）已被提出作为一种利用隧穿的量子增强优化启发式方法。在此，我们展示了有限范围隧穿如何提供可观的计算优势。对于一个精心设计、具有分隔局部极小值的高而窄能垒的问题，D-Wave 2X 量子退火器相对于模拟退火（SA）取得了显著的运行时间优势。对于具有 945 个变量的实例，这导致达到 99% 成功概率所需时间比在单处理器核心上运行的 SA 快约 倍。我们还将物理 QA 与量子蒙特卡洛（QMC）——一种在经典处理器上模拟量子隧穿的算法——进行了比较。我们观察到相对于物理 QA 的显著恒定开销：D-Wave 2X 再次比单核上优化实现的 QMC 快达约 倍。我们注意到，存在启发式经典算法能在与 D-Wave 2X 相当的时间尺度上解决大多数 Chimera 结构问题。然而，我们认为此类求解器对于当前正在设计的下一代退火器将变得无效。为探究有限范围隧穿是否也会对具有实际意义的问题带来优势，我们对尚无法在量子硬件上表示的二元优化问题进行了数值研究。对于数字划分问题的随机实例，我们通过数值发现 QMC 以及其他旨在模拟 QA 的算法，其标度优于 SA。我们讨论了这些发现对下一代量子退火器设计的意义。
引用
@article{arxiv.1512.02206,
title = {What is the Computational Value of Finite Range Tunneling?},
author = {Vasil S. Denchev and Sergio Boixo and Sergei V. Isakov and Nan Ding and Ryan Babbush and Vadim Smelyanskiy and John Martinis and Hartmut Neven},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.02206},
year = {2016}
}
备注
17 pages, 13 figures. Edited for clarity, in part in response to comments. Added link to benchmark instances