QAOA在约束问题上的根本局限性与实现指数级增强的路径
该研究团队探索了通用量子近似优化算法(QAOA)在约束问题上的根本性局限——此类问题的有效解构成布尔超立方体内的低维流形,并通过约束嵌入技术提出了一条可证明实现指数级改进的路径。针对排列约束目标,研究表明:采用横向场混频器和对角r局部代价的标准通用QAOA拟设面临固有可行性瓶颈——即便经过角度优化,电路深度最多随n线性增长时,可行流形上的总概率质量仍无法显著超越被整个希尔伯特空间尺寸压制的均匀基线值。为此,研究人员构建了最小约束增强核(CE QAOA),直接在乘积独热子空间运行,并采用块局域XY哈密顿量混频。对于排列约束问题,在相互作用超图满足温和多项式增长条件下,该工作证明了角度鲁棒且深度匹配的指数级提升:当电路深度不超过n的线性比例时,CE QAOA与通用QAOA产生的可行质量比值随n²呈指数增长。得益于核构造中的问题-算法协同设计,相关技术与性能保证可推广至包含排列问题在内的广泛NP难约束优化问题类别。



