使用HADOF的可扩展量子优化:哈密顿量自动分解优化框架

量子退火(QA)和量子近似优化算法(QAOA)是前景广阔的量子优化算法,用于在近期噪声中等规模量子(NISQ)系统上寻找组合问题的近似解。许多NP难问题可以重新表述为二次无约束二进制优化(QUBO)问题,这类问题能自然地映射到量子哈密顿量上。然而,当前NISQ设备的有限量子比特数量限制了此类算法的实际部署。该研究提出了哈密顿量自动分解优化框架(HADOF),该框架利用迭代策略自动将二次无约束二进制优化(QUBO)哈密顿量分解为子哈密顿量,这些子哈密顿量可以使用基于哈密顿量的优化器(如QAOA、QA或模拟退火(SA))分别进行优化,并聚合为全局解。该团队将HADOF与模拟退火(SA)和CPLEX精确求解器进行比较,结果显示该方法在保持竞争性精度和运行时间的同时,能够扩展到远超可用量子比特数量的问题规模。此外,该研究在IBM量子计算机上实现了针对一个示例问题的HADOF,展示了量子优化实际应用的前景。

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提交arXiv: 2025-10-03 11:54

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