约束保持的XY混合器在特罗特化绝热演化下
约束处理是量子算法应用于组合优化时面临的核心挑战。基于惩罚的标准方法会增加问题规模、扭曲能量景观,并常常降低性能。约束保持混合器(如XY混合器)将量子演化限制在可行子空间内,但在基于门的硬件上实现时需进行Trotter化,这会引入近似误差。本研究系统探讨了约束保持型XY混合器与Trotter化绝热演化(TAE)之间的相互作用。该团队从理论上分析了XY混合器中Trotter误差的起源与标度,并证明其主要贡献取决于单个约束的规模与结构,而非整个问题规模。该研究发现通过三个代表性问题的广泛数值模拟得到验证:投资组合优化、多车涂装车间问题以及多商品流问题。对于所有变量受单一全局等式约束的问题,Trotter误差会显著削弱XY混合器的性能,使得标准Pauli-X混合器在实际实现中更具鲁棒性。相反,当问题的约束可分解为多个不相交的局部块时,即使在Trotter化演化下,XY混合器的性能仍比X混合器高出数个数量级。这些结果将约束局部性确定为有效使用XY混合器的关键标准,并证明TAE结合结构感知混合器设计为变分量子优化方法提供了稳健且具有理论基础的替代方案。该工作进一步针对TSP类2路1热约束提出了专用混合器哈密顿量。
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