Quantum Local Search mit dem Quantum Alternating Operator Ansatz

Quellknoten: 1633853

Teague Tomesh1, Zain H. Saleem2, und Martin Suchara2

1Institut für Informatik, Princeton University, Princeton, NJ 08540, USA.
2Argonne National Laboratory, 9700 S. Cass Ave., Lemont, IL 60439, USA.

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Abstrakt

Wir stellen einen neuen hybriden, lokalen Suchalgorithmus für die Quantennäherungsoptimierung von eingeschränkten kombinatorischen Optimierungsproblemen vor. Wir konzentrieren uns auf das Maximum Independent Set-Problem und demonstrieren die Fähigkeit der lokalen Quantensuche, große Probleminstanzen auf Quantengeräten mit wenigen Qubits zu lösen. Dieser hybride Algorithmus findet iterativ unabhängige Mengen über sorgfältig konstruierte Nachbarschaften und kombiniert diese Lösungen, um eine globale Lösung zu erhalten. Wir untersuchen die Leistung dieses Algorithmus auf 3-regulären, Community- und Erdős-Rényi-Graphen mit bis zu 100 Knoten.

Aktuelle Quantencomputer sind sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Qualität begrenzt. Dies ist ein Problem, wenn unser Ziel darin besteht, Probleme mit typischen realen Datensätzen zu lösen, die viele tausend oder Millionen Punkte enthalten können. Um diese Einschränkung zu umgehen, untersuchen wir Algorithmen, die die Bemühungen von klassischen und Quantencomputern kombinieren, um die Reichweite aktueller Quantensysteme zu erweitern. Insbesondere betrachten wir einen lokalen Suchalgorithmus, der es einem hybriden quantenklassischen System ermöglicht, sehr große Probleme zu lösen, indem iterativ viele kleinere Teilprobleme gelöst werden. Wir hoffen, dass solche Methoden nützlich sein werden, um die Fähigkeiten klassischer Quantensysteme jetzt und in Zukunft zu erweitern.

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Zitiert von

[1] Zain H. Saleem, Teague Tomesh, Michael A. Perlin, Pranav Gokhale und Martin Suchara, „Divide and Conquer for Combinatorial Optimization and Distributed Quantum Computation“, arXiv: 2107.07532.

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