从量子退火的视角看策梅洛导航问题:兰道-齐纳近似如何导向高效的经典解

渡河问题(又称泽梅洛导航问题)是一个兼具实际意义与可扩展复杂度的经典优化问题范例。该问题探讨船舶在水流场中的最优运动轨迹,为物理学、变分法与最优化理论的自然融合提供了研究场景。本文给出泽梅洛问题的一种表述,并将其转化为使用量子三进制量子比特(简称qutrit)的绝热量子计算问题来求解。该构造包含一个强制边界条件的惩罚项,以及一个允许系统通过中间构型向最优可行路径演化的探索项。在绝热描述中,演化过程经历一系列避免交叉,因此可通过朗道-齐纳公式估算最终保真度。值得注意的是,该近似有效的参数区域还提供了一种确定性方法,能以仅随问题规模呈二次增长的运算量识别正确解。因此,最初因问题表面指数复杂度而提出的量子表述,揭示了可高效利用的底层经典结构。该工作还提供了一个教学示例,展示了如何将现实优化问题纳入量子退火框架,并通过薛定谔方程、避免交叉与朗道-齐纳理论进行分析。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-08 15:13

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