量子代价景观中的沟壑:改进 VQA 预测的机遇
量子代价景观(QCL)的几何与拓扑结构决定了变分量子算法(VQA)的优化效果及其预测能力。该团队利用源自理论化学的微调弹性带(NEB)算法,系统分析了连接局部极小值的低代价路径——沟壑结构。通过训练量子神经网络(QNN)对量子态的可集中纠缠性进行分类,该研究应用NEB算法并数值识别了硬件高效拟设中QCL的沟壑结构。除可视化这些沟壑外,该工作通过平均沿着NEB低代价路径参数化的QNN预测,构建了一个集成预测框架。研究引入了一种轻量级预训练指标,该指标可量化局部预测变异性,并作为VQA强有力的性能指标——其应用甚至超越本研究范围。当基分类器来自呈现高局部预测变异性的电路与权重初始化时,基于量子的NEB集成方法在性能上优于经典及朴素量子替代方案。此外,复杂度分析表明,与朴素QNN集成方法相比,利用QNN NEB方法中QCL的沟壑类结构可显著降低计算成本。深度与量子比特规模分析显示,沟壑结构在两种规模下均持续存在,尽管随量子比特规模增长资源需求预期增加,NEB方法仍比朴素替代方案更快地加速收敛。

