論文の概要: An energetic perspective on rapid quenches in quantum annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.11599v5
• Date: Fri, 5 Mar 2021 21:22:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 18:29:59.414626
• Title: An energetic perspective on rapid quenches in quantum annealing
• Title（参考訳）: 量子アニーリングにおける急速クエンチのエネルギー的展望
• Authors: Adam Callison, Max Festenstein, Jie Chen, Laurentiu Nita, Viv Kendon, Nicholas Chancellor
• Abstract要約: 急激なクエンチの逆の限界を理解するためのツールを開発する。 特に、私たちが"pre-annealing"と呼ぶ技術は、量子ウォークの性能を大幅に向上させることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.210878881082892
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: There are well developed theoretical tools to analyse how quantum dynamics can solve computational problems by varying Hamiltonian parameters slowly, near the adiabatic limit. On the other hand, there are relatively few tools to understand the opposite limit of rapid quenches, as used in quantum annealing and (in the limit of infinitely rapid quenches) in quantum walks. In this paper, we develop several tools which are applicable in the rapid quench regime. Firstly, we analyse the energy expectation value of different elements of the Hamiltonian. From this, we show that monotonic quenches, where the strength of the problem Hamiltonian is consistently increased relative to fluctuation (driver) terms, will yield a better result on average than random guessing. Secondly, we develop methods to determine whether dynamics will occur locally under rapid quench Hamiltonians, and identify cases where a rapid quench will lead to a substantially improved solution. In particular, we find that a technique we refer to as "pre-annealing" can significantly improve the performance of quantum walks. We also show how these tools can provide efficient heuristic estimates for Hamiltonian parameters, a key requirement for practical application of quantum annealing.
• Abstract（参考訳）: 量子力学は、断熱極限付近でゆっくりとハミルトンパラメータを変化させることで、どのように計算問題を解くことができるかを分析するための理論ツールがよく開発されている。 一方で、量子アニーリングや(無限に速いクエンチェの限界において)量子ウォークで使われるような、急速クエンチェの反対の限界を理解するツールは比較的少ない。 本稿では,急激なクエンチ体制に適用可能なツールをいくつか開発する。 まず,ハミルトニアンの異なる元素のエネルギー期待値を解析する。 このことから,ハミルトニアン問題の強度がゆらぎ(ドライバ)項に対して一貫して増大する単調なクエンチは,ランダムな推測よりも平均的によい結果が得られることを示した。 次に,急速クエンチ・ハミルトニアンの下でダイナミックスが局所的に発生するかどうかを判定する手法を開発し,急速クエンチが大幅に改善される場合を特定する。 特に,我々が「事前アニーリング」と呼ぶ手法は,量子ウォークの性能を大幅に向上させることができる。 また,これらのツールが,量子アニーリングの実用的応用において重要な要件であるハミルトンパラメータの効率的なヒューリスティック推定を提供する方法を示す。

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