二进制压缩感知中的计算相变:弛豫间隙内的量子退火
研究人员在二元压缩感知中绘制了计算相变边界,并识别出一个区域——在该区域内,D-Wave量子退火器能够恢复信号,而所有测试过的经典方法(包括渐近达到高斯矩阵贝叶斯最优恢复阈值的近似消息传递算法)均告失败。在19,775次实验(n取32和64,九种经典求解器,两种D-Wave模式)中,发现量子退火能在松弛间隙中恢复稀疏二元信号——该区域位于Donoho-Tanner l1相变边界之下,此时l0解存在,但凸松弛方法失效。当n=32、k=5、m/n=0.19时,D-Wave实现了7%的精确恢复,而AMP及其他八种求解器在250次联合试验中成功率为0%(Fisher精确检验p=0.018)。当n=64时,嵌入开销限制了量子处理单元的性能,但D-Wave混合求解器仍能与AMP保持竞争力。能量景观分析表明,QUBO基态包含真实信号,但错误解占据较浅的局部盆地,这些盆地会困住经典搜索——这一结构与量子隧穿动力学一致。据该团队所知,这构成了初步的有限规模证据,表明量子退火能在特定组合推理问题的一个狭窄区域内成功,而所有测试过的经典方法(包括贝叶斯最优AMP)均在该区域内失败。在更大n值、更高试验次数以及更强经典控制条件下的验证仍是一个开放问题。

