变分量子初始化的互无偏基:基联合最优性与自适应族搜索

该团队研究互无偏基(MUBs)作为变分量子算法中结构化的有限初始化与自适应族。主要理论结果是:在每一个允许完备MUB集的维度中,完备MUB系综在所有 \(C^d\) 中 \(d+1\) 个标准正交基的并集上,最大化各向同性高斯随机哈密顿量的宽度。等价地,在该基并集类中,它给出了随机哈密顿量最小化的最小期望最优集最小值。证明将每个标准正交基表示为一个正则单纯形高斯块,并利用中心凸高斯关联不等式表明,由完备MUB实现的独立块情形是随机极端的。该团队还记录了哈密顿量 \(H=RG\)(其中 \(R\) 非负且独立)的径向推广,以及无限制的量子比特情形,其中通过Bloch球/八面体平均宽度论证,完备量子比特MUB在任意六态系综中全局最优。随后,该团队将这一覆盖定理与变分训练动力学区分开来。对于对角QUBO代价,完全匹配构造的MUB族依赖性消失;对于规范 \(b=0\) 标签,它退化为普通X-混频器QAOA。因此,经验方法采用的是自适应MUB-XRot暖启动QAOA,而非规范匹配混频器MUB-QAOA。在MaxCut、加权MaxCut、MIS、加权MIS和背包问题的跨问题基准测试中,自适应MUB-XRot在1500个配对案例中的80.0%中不劣于标准QAOA,胜/平/负为829/371/300,平均解码比率提升+0.1616。另一项QRAO MaxCut研究表明,比特翻转MUB族搜索达到平均松弛比率0.921,并比X-变分基线提升+0.0608。该证据以质量为导向,并产生大量运行时开销;未声称任何量子优势。

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提交arXiv: 2026-05-15 15:26

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