论变分量子本征求解器与量子最优控制的收敛性

变分量子算法何时能收敛至全局最优解?尽管关于量子计算的变分方法已有大量文献,答案却仍属未知。该研究团队通过建立变分量子本征求解器(VQE)的收敛理论,对这一开放性问题展开研究。通过借鉴量子控制景观的术语体系,研究人员证明了一个充分条件准则——该准则刻画了在何种情况下,对于几乎所有初始参数设置,算法都能保证收敛至哈密顿量的基态。具体而言,若满足以下条件:(i)参数化酉变换能以有界方式覆盖所有切空间方向(局部满射性),且(ii)用于参数更新的梯度下降法能够终止,则VQE几乎必然收敛至基态。该工作构建了满足条件(i)两类要素的量子线路拟设结构,并分析了两类常用拟设族。最后,针对条件(ii),团队讨论了确保梯度下降终止的正则化技术,并将其与停机问题建立理论关联。

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