神经驱动的单位圆盘图嵌入:某些QUBO问题中的量子比特连接

图嵌入是量子计算中的一个反复出现的问题,例如,量子退火器需要解决一个次要图嵌入问题,以便将给定的二次无约束二元优化(QUBO)问题映射到其内部连接模式上。本文提出了一种新颖的方法来处理约束单位圆盘图嵌入问题,该问题在尝试使用基于中性里德伯原子的量子硬件解决QUBO形式的组合优化问题时会出现。量子比特(物理上由原子表示)通过激光脉冲激发到里德伯态。每当量子比特对之间的距离小于封锁半径时,就会实现纠缠,从而阻止纠缠的量子比特同时处于激发态。因此,封锁半径决定了量子比特之间的邻接模式,对应于单位圆盘配置。尽管根据量子比特坐标计算邻接模式是直接的,但识别出与所需QUBO矩阵匹配的可行单位圆盘排列却是一项更为困难的任务。在量子优化的背景下,该问题转化为在2D/3D寄存器中物理放置量子比特,以将机器的类伊辛哈密顿量与优化问题的QUBO公式相匹配。所提出的解决方案利用神经网络的能力,将初始嵌入配置(该配置不满足量子硬件要求或未考虑单位圆盘特性)转换为能够正确表示目标优化问题的可行嵌入。实验结果表明,该新方法在性能上超越了Gurobi求解器。
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提交arXiv: 2026-05-06 10:34

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