变分量子算法中的贫瘠高原与过参数化综合数值研究

采用参数化量子电路的变分量子算法(VQA)在近期量子计算中具有广泛应用前景,但文献已报道其存在制约优化性能的根本性问题。例如,VQA优化常面临梯度消失(称为贫瘠高原现象,BP)及代价函数景观中存在局部极小值的挑战。数值研究表明,当电路参数数量超过特定阈值实现过参数化(OP)时,局部极小值陷阱会显著减少。虽然近年来对BP和OP现象的理论理解有所进展,但文献尚未充分涵盖同一设置下两种效应的综合研究。本文通过一维横向与纵向场量子伊辛模型的具体实现,对VQA进行系统数值研究,定量评估BP和OP及其相互作用对变分量子电路优化的影响,并将数值结果与BP和OP现象的理论诊断标准进行对比。该工作提出的研究框架将为VQA算法和拟设设计提供指导原则,并为实际应用中参数优化行为提供理论支撑。

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提交arXiv: 2026-02-03 09:17

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