量子近似优化算法训练的神经网络辅助蒙特卡洛采样

采样问题被普遍视为量子计算机最容易展现量子优势的任务。基于这一特性,量子增强马尔可夫链蒙特卡洛方法[Layden, D. et al., Nature 619, 282-287 (2023)]近期被提出——该方法将量子计算机的输出样本作为提议分布,从而加速目标分布的收敛。然而,确保目标分布收敛通常需要对量子电路施加严格的对称性约束,这既阻碍了优良提议分布的设计,又限制了量子计算机优势的充分发挥。 该研究团队探索了一种量子-经典混合的MCMC框架,将量子电路与生成式神经采样器(GNS)相结合。GNS通过量子样本训练后,可作为经典代理来高效模拟量子输出,从而解除电路约束。研究人员将该方法应用于使用QAOA电路训练提议的自旋玻璃玻尔兹曼采样,其表现超越传统方法——相较均匀提议分布,谱间隙实现了约100倍的提升。值得注意的是,即使不进行参数优化,该方法仍能保持相似的加速效果。 这些成果表明,该方法可作为适用于含噪声中等规模量子(NISQ)设备的可行采样算法,并凸显了量子计算解决实际问题的潜力。

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