BBQ-mIS:一种用于图着色问题的并行量子算法

当前量子机器的局限性中,量子比特数量是将合理规模的计算问题(例如来自实际应用的问题)移植到量子硬件规模时所面临的最关键挑战之一。为此,一种可能性是将待处理问题进行分解,并利用多个规模有限的量子资源上的并行性。针对这一目标,该团队设计了一种混合量子经典算法,即BBQ-mIS,用于在里德伯原子量子机器上解决图着色问题。BBQ-mIS算法将最大独立集问题的自然表示与机器哈密顿量相结合,并采用分支定界方法来确定合适的图着色。在该方案中,图表示源于量子比特间的相互作用(量子比特代表图的顶点),然后通过迭代方式为图的最大独立顶点集分配一种颜色来获取着色,同时利用分支定界方法最小化颜色数量。该工作在基于IBM Power9的集群上模拟了真实量子硬件,该集群拥有每节点32核和256 GB内存,并利用增强MPI的库来实现BBQ-mIS算法的并行性。基于这一用例,该工作还识别出有效HPC-QC集成所需的一些技术要求和挑战。结果表明,该工作的问题分解在图着色解决方案质量方面是有效的,并为将该方法应用于其他量子技术或应用提供了参考。
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提交arXiv: 2026-05-05 08:59

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