基于极大规模量子蒙特卡罗模拟基准测试的量子退火保真度指标
量子退火器本应随着哈密顿量在平凡相与非平凡相之间缓慢插值,绝热地跟随系统的基态;其中非平凡基态即为优化问题的解。目前,其性能主要依据优化问题求解的质量或速度来衡量。尽管这种方法具有实用性,但其本质上是脆弱的,因为它在很大程度上依赖于所考虑的问题以及作为参考基准的经典算法。 在此,该研究提出一个不仅衡量最终结果,而且衡量实际量子退火过程本身质量的量。该团队的度量标准是门量子计算机中每门保真度的量子退火对应物。它采用退火器状态方程的精度 \( \epsilon \) 的形式。该研究利用里德伯原子系统的两种模拟量子退火技术变体,计算了 \( \epsilon \) 的基准值。 第一种方法使用变分量子蒙特卡洛方法,结合受热退火启发的试探波函数。这表明,在 \( \epsilon \sim 10^{-2}-10^{-3} \) 范围内,量子退火器与其热经典对应物难以区分。关键的是,研究人员在单个CPU上可达到多达一亿个原子的这种精度。第二种方法(基于格林函数量子蒙特卡洛方法)达到了约 \( \epsilon \sim 10^{-4} \) 的精度,并且研究人员已将其运行至十万个原子。这些结果在精度和规模上均比当前里德伯原子量子退火实验平台高出数个数量级,并为未来的硬件发展设置了严格的限制。

