量子硬件高效辅助变量选择的QUBO公式

量子近似优化算法(QAOA)要求将待优化问题转化为兼容格式。该流程中常见的转换步骤涉及高阶二元优化问题的二次化处理,即通过引入辅助变量将其转化为二次无约束二元优化(QUBO)形式。传统辅助变量选择算法通常以最小化变量总数为目标,却未充分考虑量子计算机的底层约束——尤其是量子比特的连通性。这极易导致生成的交互图与目标设备不兼容,即便采用高度优化的编译器也会产生显著的编译开销。为解决该问题,该研究团队提出了一种专为有限连通性架构设计的辅助变量选择新方法。通过刻意构建具有规则结构且顶点最大度数受限的交互图,研究人员找到了一种可高效映射至多种架构的QAOA电路构建方案。实验表明,相较于采用传统辅助变量选择方法生成的QUBO电路,新方法使电路深度降低近40%。相关算法的完整实现已开源发布于https://github.com/munich-quantum-toolkit/problemsolver。

作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2025-11-24 19:00

量科快讯