Challenges of variational quantum optimization with measurement shot noise

初始化 计算机科学 量子 量子算法 量子计算机 缩放比例 安萨茨 算法 解算器 启发式 数学优化 统计物理学 数学 物理 量子力学 人工智能 程序设计语言 几何学
作者
Giuseppe Scriva,Nikita Astrakhantsev,Sebastiano Pilati,Guglielmo Mazzola
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2308.00044
摘要

Quantum enhanced optimization of classical cost functions is a central theme of quantum computing due to its high potential value in science and technology. The variational quantum eigensolver (VQE) and the quantum approximate optimization algorithm (QAOA) are popular variational approaches that are considered the most viable solutions in the noisy-intermediate scale quantum (NISQ) era. Here, we study the scaling of the quantum resources, defined as the required number of circuit repetitions, to reach a fixed success probability as the problem size increases, focusing on the role played by measurement shot noise, which is unavoidable in realistic implementations. Simple and reproducible problem instances are addressed, namely, the ferromagnetic and disordered Ising chains. Our results show that: (i) VQE with the standard heuristic ansatz scales comparably to direct brute-force search when energy-based optimizers are employed. The performance improves at most quadratically using a gradient-based optimizer. (ii) When the parameters are optimized from random guesses, also the scaling of QAOA implies problematically long absolute runtimes for large problem sizes. (iii) QAOA becomes practical when supplemented with a physically-inspired initialization of the parameters. Our results suggest that hybrid quantum-classical algorithms should possibly avoid a brute force classical outer loop, but focus on smart parameters initialization.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
单薄茗完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刘鹏宇完成签到,获得积分10
1秒前
danrushui777完成签到,获得积分10
1秒前
慕青应助李子采纳,获得10
1秒前
无心的怜烟完成签到,获得积分10
1秒前
拼搏的沅完成签到,获得积分10
2秒前
123完成签到,获得积分10
2秒前
11111111111完成签到,获得积分10
2秒前
清辉月凝发布了新的文献求助10
2秒前
天天快乐应助无不破哉采纳,获得10
2秒前
夏末完成签到,获得积分20
2秒前
科目三应助zzz采纳,获得10
3秒前
黄超完成签到,获得积分10
3秒前
Ava应助小宇采纳,获得10
3秒前
柳七完成签到,获得积分10
3秒前
咕噜咕噜发布了新的文献求助10
3秒前
开心榴莲大王完成签到 ,获得积分10
4秒前
隐形冷亦完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
乐小佳发布了新的文献求助30
4秒前
4秒前
咕噜噜完成签到 ,获得积分10
4秒前
慈祥的花瓣完成签到,获得积分10
5秒前
偷猪剑客发布了新的文献求助10
5秒前
夏末发布了新的文献求助10
5秒前
futing发布了新的文献求助10
5秒前
bzy完成签到,获得积分10
5秒前
Yxy完成签到,获得积分10
6秒前
不喝可乐完成签到,获得积分20
7秒前
小问号完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
柳七发布了新的文献求助10
8秒前
迟大猫应助111123123123采纳,获得10
8秒前
香蕉觅云应助子俞采纳,获得10
8秒前
玛卡巴卡完成签到,获得积分10
9秒前
Grayball应助科研小白采纳,获得10
9秒前
阳光完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527469
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107497
关于积分的说明 9285892
捐赠科研通 2805298
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1539865
邀请新用户注册赠送积分活动 716714
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709678