パリティ量子最適化: エンコード制約

パリティ量子最適化: エンコード制約

マイケ・ドリエブ・シェーン1,2、キリアン・エンダー1,2、Younes Javanmard1、およびWolfgang Lechner1,2

1Parity Quantum Computing GmbH、A-6020 インスブルック、オーストリア
2インスブルック大学理論物理学研究所、A-6020 インスブルック、オーストリア

この論文を興味深いと思うか、議論したいですか? SciRateを引用するかコメントを残す.

抽象

制約は、難しい最適化問題を量子デバイスで解決することをさらに困難にします。これは、それらが大きなエネルギー ペナルティと追加の量子ビット オーバーヘッドを伴って実装されるためです。 スピン エンコーディングの代替として導入されたパリティ マッピングは、スピン変数の積をエンコードするパリティ変数のみを使用する表現に問題を変換します。 パリティ表現で交換相互作用と単一スピン フリップ項を組み合わせることで、任意の $k$ 体項の和と積に対する制約を、XNUMX 次元量子システムで追加のオーバーヘッドなしで実装できます。

►BibTeXデータ

►参照

【1] エドワード・ファリ、ジェフリー・ゴールドストーン、サム・ガットマン 他「NP完全問題のランダムインスタンスに適用される量子断熱進化アルゴリズム」。 サイエンス 292, 472–475 (2001).
https:/ / doi.org/ 10.1126 / science.1057726

【2] David Allouche、Isabelle Andre、Sophie Barbe 他「最適化問題としての計算タンパク質設計」。 人工知能 212, 59–79 (2014).
https:/ / doi.org/ 10.1016 / j.artint.2014.03.005

【3] サイモン・グラベルとファイト・エルザー。 「分割と同意:制約を満たすための一般的なアプローチ」。 物理。 Rev. E 78, 036706 (2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.78.036706

【4] フロリアン・ノイカート、ガブリエレ・コンポステラ、クリスチャン・サイデル 他「量子アニーラーを使用したトラフィック フローの最適化」(2017)。 arXiv:1708.01625.
arXiv:1708.01625

【5] Eleanor G. Rieffel、Davide Venturelli、Bryan O'Gorman、他「困難な運用計画の問題に対する量子アニーラーのプログラミングのケーススタディ」。 量子情報処理 14 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / s11128-014-0892-x

【6] エマニュエル・ヘブラル、エオイン・オマホニー、バリー・オサリバン。 「Numberjack における制約プログラミングと組み合わせ最適化」。 Andrea Lodi、Michela Milano、Paolo Toth の編集者、Integration of AI and OR Techniques in Constraint Programming for Combinatorial Optimization Problems で。 コンピュータ サイエンスの講義ノート。 スプリンガー (2010)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-13520-0_22

【7] MW Johnson, MHS Amin, S. Gildert, et al. 「製造されたスピンによる量子アニーリング」。 自然 473 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature10012

【8] Pei Cao、Zhaoyan Fan、Robert X. Gao、Jiong Tang。 「複数のハード制約による構成最適化問題の解決: 強化された多目的シミュレーテッド アニーリング アプローチ」(2017)。 arXiv:1706.03141.
arXiv:1706.03141

【9] フランク・アルテ、クナル・アリア、ライアン・バブッシュ 他「プログラム可能な超伝導プロセッサを使用した量子超越性」。 ネイチャー 574, 505–510 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

【10] ハンネス・ベルニエン、シルヴァン・シュワルツ、アレクサンダー・キースリング 他「51原子の量子シミュレーターで多体ダイナミクスを調べる」. 自然 551、579 EP – (2017).
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature24622

【11] Jens Koch、Terri M. Yu、Jay Gambetta 他「クーパーペアボックスから派生した電荷不感キュビット設計」。 物理。 Rev. A 76、042319 (2007)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.76.042319

【12] M. Saffman、TG Walker、および K. Mølmer。 「リュードベリ原子による量子情報」。 Rev.Mod. 物理。 82、2313–2363 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.82.2313

【13] ロイック・アンリエット、ルーカス・ベギン、エイドリアン・シニョール 他「中性原子による量子コンピューティング」。 量子 4 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-09-21-327

【14] Immanuel Bloch、Jean Dalibard、Wilhelm Zwerger。 「極低温ガスによる多体物理」。 Rev.Mod. 物理。 80、885–964(2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.80.885

【15] Zhengbing Bian、Fabian Chudak、Robert Brian Israel、他「故障診断への適用による量子アニーリングへの制約付き最適化問題のマッピング」。 ICT 3 (2016) のフロンティア。
https:/ / doi.org/ 10.3389/ fict.2016.00014

【16] アダム・ダグラス、アンドリュー・D・キング、ジャック・レイモンド。 「量子アニーラーを使用した SAT フィルターの構築」。 Marijn Heule と Sean Weaver の編集者、充足可能性テストの理論と応用 - SAT 2015。Computer Science Cham (2015) の講義ノート。 スプリンガー・インターナショナル・パブリッシング.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-24318-4_9

【17] アンドリュー・ルーカス。 「多くの NP 問題のイジング定式化」。 正面。 物理。 2, 5 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.3389 / fphy.2014.00005

【18] エドワード・ファーリ、ジェフリー・ゴールドストーン、サム・ガットマン。 「量子近似最適化アルゴリズム」(2014)。 arXiv:1411.4028。
arXiv:1411.4028

【19] 門脇正と西森秀俊。 「横イジングモデルにおける量子アニーリング」。 物理。 Rev. E 58、5355–5363 (1998)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.58.5355

【20] アルナブ・ダスとビカス・K・チャクラバルティ。 「コロキウム: 量子アニーリングとアナログ量子計算」. Rev.Mod. 物理。 80、1061–1081 (2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.80.1061

【21] Philipp Hauke、Helmut G. Katzgraber、Wolfgang Lechner 他「量子アニーリングの展望:方法と実装」。 物理学の進歩に関する報告 83、054401 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​ab85b8

【22] トマス・ヴィスコシルとフリスト・ジジェフ。 「最適化問題の等式制約を量子アニーラーに埋め込む」。 アルゴリズム 12 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.3390 / a12040077

【23] Itay Hen と Federico M. Spedalieri。 「制約付き最適化のための量子アニーリング」。 物理。 Rev. Applied 5、034007 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.5.034007

【24] Itay Hen と Marcelo S. Sarandy。 「量子アニーリングにおける制約付き最適化のためのドライバー ハミルトニアン」。 物理。 Rev. A 93、062312 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.062312

【25] スチュアート・ハドフィールド、王志輝、ブライアン・オゴーマン 他「量子近似最適化アルゴリズムから量子交互演算子 ansatz へ」。 アルゴリズム 12 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.3390 / a12020034

【26] 池田一樹、中村悠馬、トラヴィス・S・ハンブル。 「ナーススケジューリング問題への量子アニーリングの応用」。 サイエンティフィック レポート 9、12837 (2019)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-019-49172-3

【27] 入江宏隆、ゴラゴット・ウォンパイサーンシン、寺部正義 他「時間、状態、および容量を伴う車両ルーティング問題の量子アニーリング」。 Sebastian Feld と Claudia Linnhoff-Popien の編集者、Quantum Technology and Optimization Problems。 145 ~ 156 ページ。 Computer Science Cham (2019) の講義ノート。 スプリンガー・インターナショナル・パブリッシング.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-14082-3_13

【28] Tobias Stollenwerk、Bryan O'Gorman、Davide Venturelli、他「航空交通管理のための最適な軌道の競合を解消するために適用される量子アニーリング」。 高度道路交通システムに関する IEEE トランザクション 21, 285–297 (2020).
https:/ / doi.org/ 10.1109/ TITS.2019.2891235

【29] イタイ・ヘンとAP・ヤング。 「特定の充足可能性問題に対する量子断熱アルゴリズムの指数関数的複雑さ」。 物理。 Rev. E 84、061152 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.84.061152

【30] Hok K. Ng、Banavar Sridhar、Shon Grabbe。 「風の存在下での複数の巡航高度による航空機の軌道の最適化」. 航空宇宙情報システムのジャーナル 11 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.2514/ 1.I010084

【31] Eleanor Rieffel、Davide Venturelli、Minh Do 他「相転移からのハードプランニング問題のパラメーター化された家族」。 人工知能に関する AAAI 会議の議事録 28 (2014)。
https:/ / doi.org/ 10.1609 / aaai.v28i1.9044

【32] Davide Venturelli、Dominic JJ Marchand、および Galo Rojo。 「ジョブショップスケジューリングの量子アニーリング実装」(2016)。 arXiv:1506.08479.
arXiv:1506.08479

【33] ギリ・ローゼンバーグ、ポヤ・ハグネガダール、フィル・ゴダード 他「量子アニーラを使用した最適取引軌道問題の解決」. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing 10 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / JSTSP.2016.2574703

【34] Zhihui Wang、Nicholas C. Rubin、Jason M. Dominy、Eleanor G. Rieffel。 「$XY$ ミキサー: 量子交互演算子 ansatz の解析的および数値的結果」。 物理。 Rev. A 101、012320 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.012320

【35] ジェレミー・クック、ステファン・アイデンベンズ、アンドレアス・ベルチ。 「最大 k 頂点カバーに関する量子交互演算子 ansatz」。 2020 年には、量子コンピューティングとエンジニアリングに関する IEEE 国際会議 (QCE) が開催されました。 83~92ページ。 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / QCE49297.2020.00021

【36] Wolfgang Lechner、Philipp Hauke、Peter Zoller。 「ローカル相互作用による全対全接続を備えた量子アニーリング アーキテクチャ」。 科学。 アドバンテージ1、1500838 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1126 / sciadv.1500838

【37] Kilian Ender、Roeland ter Hoeven、Benjamin E. Niehoff 他「パリティ量子最適化:コンパイラ」(2021)。 arXiv:2105.06233.
arXiv:2105.06233

【38] マイケル・フェルナー、キリアン・エンダー、ローランド・テル・ホーベン、ヴォルフガング・レヒナー。 「パリティ量子最適化: ベンチマーク」(2021)。 arXiv:2105.06240.
arXiv:2105.06240

【39] ヴィッキー・チョイ。 「断熱量子計算におけるマイナー埋め込み: I. パラメータ設定問題」。 量子情報処理 7、193–209 (2008)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-008-0082-9

【40] ウォルター・ヴィンチ、タミーム・アルバッシュ、ヘラルド・パス=シルバ 他「マイナー埋め込みによる量子アニーリング補正」。 物理。 Rev. A 92、042310 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.042310

【41] 山城優、大桑正樹、西森秀俊、ダニエル・A・ライダー。 「完全に接続された $p$ スピン モデルの逆アニーリングのダイナミクス」。 物理。 Rev. A 100、052321 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.052321

【42] Tameem Albash と Daniel A. Lidar。 「断熱量子計算」。 Rev.Mod. 物理。 90, 015002 (2018).
https:/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.90.015002

【43] Rolando D. Somma、Daniel Nagaj、Mária Kieferová。 「量子アニーリングによる量子スピードアップ」。 物理。 Rev.Lett. 109、050501 (2012)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.050501

【44] エリザベス・クロソン、エドワード・ファーヒ、セドリック・イェンユー・リン 他「量子断熱アルゴリズムを使用した最適化のためのさまざまな戦略」(2014)。 arXiv:1401.7320.
arXiv:1401.7320

【45] レイラ ホルモジ、イーサン W. ブラウン、ジュゼッペ カーレオ、マティアス トロイヤー。 「非確率的ハミルトニアンとイジング スピン グラスの量子アニーリング」。 物理。 Rev. B 95、184416 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.95.184416

【46] アンドレアス・ハルトマンとヴォルフガング・レヒナー。 「格子ゲージ断熱量子コンピューティングにおける急速な逆断熱スイープ」。 New J.Phys. 21, 043025 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab14a0

【47] MHSアミン。 「断熱定理の整合性」。 物理。 Rev.Lett. 102、220401 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.220401

【48] ルーカス・M・シーベラーとヴォルフガング・レヒナー。 「イジング構成のプログラム可能な重ね合わせ」。 物理。 Rev. A 97、052329 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.052329

【49] Andreas Bärtschi と Stephan Eidenbenz。 「ディッケ状態の決定論的準備」。 計算理論の基礎。 126 ~ 139 ページ。 スプリンガー・インターナショナル・パブリッシング (2019)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-25027-0_9

【50] ヴォルフガング・レヒナー。 「並列化可能なゲートによる量子近似最適化」。 量子工学に関する IEEE トランザクション 1、1–6 (2020 年)。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / TQE.2020.3034798

【51] SE アンダーソン、KC ヤング、G. レイセル。 「光学格子内のリュードベリ原子のトラップ」。 物理。 Rev.Lett. 107、263001 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.263001

【52] S. Ebadi、A. Keesling、M. Cain、他。 「リュードベリ原子配列を使用した最大独立集合の量子最適化」。 サイエンス 376, 1209–1215 (2022).
https:/ / doi.org/ 10.1126/ science.abo6587

【53] TM グラハム、Y. ソング、J. スコットら。 「中性原子量子コンピューターでのマルチキュービットもつれとアルゴリズム」。 ネイチャー 604, 457–462 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04603-6

【54] ドレフ・ブラフスタイン、ハリー・レヴィーン、ジュリア・セメギーニ 他「絡み合った原子配列のコヒーレント輸送に基づく量子プロセッサ」。 ネイチャー 604, 451–456 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04592-6

【55] クレメンス・ドラスカ、キリアン・エンダー、グレン・ビガン・ムベン 他「128体リュードベリゲートによる量子最適化」。 物理。 Rev.Lett. 120503、2022 (XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.120503

【56] ジョセフ・W・ブリットン、ブライアン・C・ソーヤー、アダム・C・キース他「数百のスピンを持つトラップイオン量子シミュレーターで設計された484次元イジング相互作用」. 自然 2012 (XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / nature10981

【57] JI Cirac と P. Zoller。 「マイクロトラップのアレイにイオンを配置したスケーラブルな量子コンピューター」。 ネイチャー 404, 579–581 (2000).
https:/ / doi.org/ 10.1038 / 35007021

【58] ミュア・カンフ、マイケル・ブラウンナット、ライナー・ブラット。 「アドレス指定可能な相互作用を備えた高周波イオントラップの二次元アレイ」。 New Journal of Physics 13、073043 (2011)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​7/​073043

【59] マヌエル・ミーレンツ、ヘニング・カリス、マティアス・ヴィッテマー 他「二次元量子シミュレーションに適した個別に制御されたイオンの配列」。 Nature Communications 7、ncomms11839 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / ncomms11839

【60] B Foxen、JY ​​Mutus、E Lucero、他。 「量子ビット互換超伝導インターコネクト」。 量子科学技術 3、014005 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1088/ 2058-9565/ aa94fc

【61] Ming Gong、Shiyu Wang、Chen Zhaなど。 「量子は、プログラム可能な 62 次元 372 キュービット超伝導プロセッサ上を歩きます」。 サイエンス 948, 952–2021 (XNUMX).
https:/ / doi.org/ 10.1126 / science.abg7812

【62] Tim Menke、William P. Banner、Thomas R. Bergamaschi 他「超伝導キュービット間の調整可能な三体相互作用の実証」。 物理。 Rev.Lett. 129、220501 (2022)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.220501

【63] Nico W. Hendrickx、William IL Lawrie、Maximilian Russ、他「591 キュービットのゲルマニウム量子プロセッサ」。 ネイチャー 580, 585–2021 (XNUMX).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-021-03332-6

【64] LMK Vandersypen、H. Bluhm、JS Clarke、他。 「量子ドットとドナーのスピン キュービットのインターフェイス — ホット、高密度、コヒーレント」. npj 量子情報 3, 34 (2017).
https:/ / doi.org/ 10.1038 / s41534-017-0038-y

【65] M. Veldhorst、HGJ Eenink、CH Yang、および AS Dzurak。 「スピンベースの量子コンピューターのためのシリコン CMOS アーキテクチャ」。 ネイチャーコミュニケーション8、1766(2017)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-01905-6

【66] Ruoyu Li, Luca Petit, David P. Franke, et al. 「シリコン量子ドット キュービットのクロスバー ネットワーク」。 科学の進歩 4、eaar3960 (2018)。
https:/ / doi.org/ 10.1126/ sciadv.abg9158

【67] JRヨハンソン、PDネイション、フランコ・ノリ。 「Qutip 2: オープン量子システムのダイナミクスのための Python フレームワーク」. コンピューター物理通信 184、1234–1240 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1016 / j.cpc.2012.11.019

【68] Tameem Albash、Walter Vinci、Daniel A. Lidar。 「全対全接続スキーム間のシミュレートされた量子アニーリングの比較」。 物理。 Rev. A 94、022327 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.022327

【69] フェルナンド パスタウスキーとジョン プレスキル。 「エンコードされた量子アニーリングのエラー訂正」。 物理。 Rev. A 93、052325 (2016)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.052325

【70] アニタ・ウェイディンガー、グレン・ビガン・ムベン、ヴォルフガング・レヒナー。 「量子近似最適化のエラー軽減」(2023)。 arXiv:2301.05042.
arXiv:2301.05042

【71] Sergey Bravyi、David P. DiVincenzo、Daniel Loss。 「量子多体系のシュリーファー・ウルフ変換」。 物理学年報 326、2793–2826 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1016 / j.aop.2011.06.004

によって引用

[1] Dylan Herman、Cody Googin、Xiaoyuan Liu、Alexey Galda、Ilya Safro、Yue Sun、Marco Pistoia、およびYuri Alexeev、「金融のための量子コンピューティングの調査」、 arXiv:2201.02773, (2022).

[2] Sheir Yarkoni、Elena Raponi、Thomas Bäck、および Sebastian Schmitt、「産業アプリケーションのための量子アニーリング: 紹介とレビュー」、 物理学の進歩に関する報告85 10、104001(2022).

[3] Kilian Ender、Roeland ter Hoeven、Benjamin E. Niehoff、Maike Drieb-Schön、Wolfgang Lechner、「Parity Quantum Optimization: Compiler」、 arXiv:2105.06233, (2021).

[4] PV Srluckshmy、Vicente Pina-Canelles、Mario Ponce、Manuel G. Algaba、Fedor Šimkovic、Martin Leib、「パラメータ化されたマルチキュービット パウリ ゲートの最適なハードウェア ネイティブ分解」、 arXiv:2303.04498, (2023).

[5] Michael Fellner、Kilian Ender、Roeland ter Hoeven、Wolfgang Lechner、「パリティ量子最適化: ベンチマーク」、 arXiv:2105.06240, (2021).

[6] Narendra N. Hegade、Koushik Paul、F. Albarrán-Arriagada、Xi Chen、および Enrique Solano、「デジタル化された断熱量子因数分解」、 フィジカルレビューA104 5、L050403(2021).

[7] Federico Dominguez、Josua Unger、Matthias Traube、Barry Mant、Christian Ertler、Wolfgang Lechner、「量子コンピューティングのためのエンコードに依存しない最適化問題の定式化」、 arXiv:2302.03711, (2023).

[8] R.カミングとT.トーマス、「量子コンピューターを使用して現実世界の問題を解決する—今日達成できることは何ですか?」、 arXiv:2211.13080, (2022).

上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2023-03-18 10:03:05)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

On Crossrefの被引用サービス 作品の引用に関するデータは見つかりませんでした(最後の試行2023-03-18 10:03:04)。

タイムスタンプ:

より多くの 量子ジャーナル