基于信息内容景观分析的无噪声诱导贫瘠高原实验验证

变分量子算法是近期量子计算领域极具前景的研究工具。尽管其具有灵活性和广泛适用性,但其性能从根本上受到“贫瘠高原”现象的限制——梯度消失导致优化过程难以进行。其中“噪声诱导贫瘠高原”(NIBP)现象尤为引人关注,理论预测该现象会因噪声累积而产生,且与电路结构无关。本研究在IBM量子硬件上开展NIBP实验研究,证实了在由量子比特T1相干时间表征的非酉振幅阻尼噪声环境下,该现象并不出现。该团队采用信息含量景观分析(ICLA)方法,高效估算了8至102量子比特电路(含数百个参数且电路运行时长达数百微秒)的梯度范数。通过8量子比特电路在无噪声、退极化、振幅阻尼及相位阻尼四种噪声模型下的经典模拟结果作为基准对比,研究人员结合校准数据、散粒噪声和电路结构对实验结果进行全面分析。实验数据明确显示:梯度幅值在超过特征电路运行时间后趋于饱和,与NIBP理论预期的指数衰减形成鲜明对比。基于最新理论成果,该工作证实T1主导噪声环境下不会出现NIBP现象,并提取出显著短于标准校准数据的有效T1eff值。这些结果从实验层面验证了非酉噪声环境下NIBP不存在的理论预测,同时表明基于器件特性平均值的传统基准测试指标可能不足以预测变分算法性能,必须考虑完整的分布特性。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-26 10:38

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