用量子-经典矩对偶验证量子优化与电路切割

基于度数2的平方和(SoS)半正定规划锥,建立了直接的量子-经典对偶性:从任意量子态 \(ρ\) 获得的两量子比特泡利-\(Z\) 相关函数矩阵,自动成为经典Goemans-Williamson(GW)松弛的一个可行点。这一发现为量子优化算法提供了一个通用的“安全网”:对量子驱动的矩矩阵应用GW随机超平面舍入,可以得到一个经过认证的期望割值 \(\mathbb{E}[\mathrm{Cut}] \ge α_{\mathrm{GW}}\langle\mathcal{H}\rangle_ρ\),该值对变分算法(如QAOA或变分量子功率法(VQPM))产生的每个态都有效,无论收敛质量如何。该工作进一步表明,相同的矩矩阵揭示了底层酉电路的张量积结构,从而能够实现一种具有严格误差界的、基于相关性的多项式时间电路切割程序。该框架在变分量子算法的Max-Cut实例和用于电路切割的随机态上进行了数值验证,结果表明,廉价的二点相关数据足以定位接近最优的二划分,并且理论误差界在实践中成立。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-19 12:48

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