通过量子退火实现自旋玻璃体系中低于阈值能量的状态
尽管量子退火通常被视为寻找复杂自旋玻璃和优化问题基态的方法,但其在近似优化中的应用——即在合理时间内找到低能(而非零能)态——同样具有重要意义。本研究在经典平均场自旋玻璃模型(球面p-自旋模型)中考察了量子退火在近似优化中的表现,发现其性能出人意料地优异。传统观点认为,长程自旋玻璃存在单一"阈值"能量,所有淬火和退火动力学都会在指数级时间尺度内被困于此阈值。但近期研究表明,在更普遍情况下,两阶段淬火实际上可突破该初始阈值进入更低能态。该团队证明量子退火同样能利用此效应,在O(1)时间内定位亚阈值态。它不仅能够达到与经典退火算法相同的低于阈值的能量水平,而且速度显著更快:对于耗时τ的退火方案,量子退火的剩余能量以τ^(-α)衰减,在考虑案例中其衰减指数可达模拟退火的两倍。尤为重要的是,通过推导并在热力学极限下数值求解闭合积分微分方程,该研究结果不受有限尺寸效应影响,且明确适用于与系统尺寸无关的退火时间。

