自适应H-EFT-VA:一种经证明安全的穿越变分量子算法可训练性-表达能力图谱的轨迹

H-EFT-VA算法通过引入分层次有效场论紫外截断,建立了一个基于物理先验的解决方案,成功攻克了量子变分算法中的“贫瘠高原”(Barren Plateau)难题,确保梯度方差维持在Ω(1/poly(N))量级。但该方法的局域化特性将量子态制备限制在多项式子空间内,导致远离|0>^N基态的目标态存在参考态间隙。本研究提出自适应H-EFT-VA(A-H-EFT)算法,通过沿安全轨迹扩展可触及的希尔伯特空间,在训练效率与表达能力之间实现动态平衡。理论分析表明(定理1),当参数扰动标准差σ(t) ≤ 0.5/√(LN)时,梯度方差可保持Ω(1/poly(N))量级。安全拓展推论与单调增长引理证实了该方法的连续渐进特性。在16组实验(最高达14量子比特)的基准测试中,A-H-EFT实现0.54的态保真度,是静态H-EFT-VA(0.27)的两倍,显著优于层次硬件高效拟设(HEA,~0.01),且全程保持≥0.5的梯度方差。对于参考参数Δ=1的XXZ海森堡模型,A-H-EFT成功制备负值基态,而静态方法完全失效。所有结果均通过p值<10^-37的统计显著性检验。算法在三个数量级的超参数范围内保持稳健性,无需调参即可部署。这是首个在变分量子算法领域具有严格收敛保证的轨迹优化方案。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-12 12:27

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