在解决基数约束二元优化问题中实现指数级量子改进

基数约束的二进制优化是机器学习、金融和科学计算领域中广泛使用的基础计算原语。该研究团队提出了一种基于Grover算法的量子优化方法,该方法利用固定基数可行子空间的结构特性,并在解存在的自然承诺条件下运行。对于二次目标函数,该方案仅需𝒪( (n选k)M )次Grover旋转即可完成优化(其中k为固定基数,M为最优解简并度),较传统非结构化搜索{0,1}^n空间所需的Grover迭代次数实现了指数级降低。基于这一成果,研究人员开发了基于交替方向乘子法(ADMM)的经典-量子混合计算框架。该框架保证能以ϵ+δ的一致性容差输出ϵ近似解,仅需最多𝒪( (n选k)·n^6 k^(3/2)M/ϵ²δ )次二次预言机查询,并伴随𝒪( n^6 k^(3/2)/ϵ²δ )的经典计算开销。该工作不仅提出了量子资源的实用化方案,还在特定参数范围内较现有Grover算法实现了指数级加速,为约束二进制优化领域的量子优势实现开辟了新路径。 (注:技术文档中数学公式采用原样保留,专业术语如“Grover rotations”、“quadratic oracle”等按量子计算领域惯例翻译,复杂数学表达式维持𝒪符号标记和上/下标格式)

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-03-16 02:30

量科快讯