循环分层QAOA训练
量子近似优化算法(QAOA)是一种用于解决组合优化问题的量子-经典混合算法。多角度QAOA(MA-QAOA)通过为每个哈密顿算子项分配独立参数,即使层数少于标准QAOA也能获得更优的近似性能。然而这种增强的表达能力会因参数数量增加而提高经典计算成本。近期提出的分层MA-QAOA(LMA-QAOA)通过逐层训练降低开销,但可能因前期参数固定而难以获得精确解。该研究针对高效MA-QAOA训练解决了两个核心问题:(i)每轮参数更新的最佳粒度是什么?(ii)如何在每轮仅部分更新参数的情况下获得精确的最终成本函数结果?尽管减少每轮更新参数能降低经典计算开销,但哈密顿更新粒度过细或过粗都会损害训练效率。研究发现每轮优化完整单层是最有效粒度。此外,通过追踪梯度变化选择性重训各层,既能实现与标准MA-QAOA相当的最终成本函数,又能降低参数更新开销。基于这些发现,该团队提出轨道QAOA(Orbit-QAOA),通过循环访问各层并选择性冻结稳定参数。在多种图基准测试中,相较于采用统一停止条件的增强型LMA-QAOA,Orbit-QAOA将训练步骤减少达81.8%,近似比误差降低达72倍,同时保持与标准MA-QAOA相当的近似性能。
量科快讯
1 天前

