論文の概要: Quantum Optimisation of Complex Systems with a Quantum Annealer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.13945v1
• Date: Fri, 28 May 2021 16:08:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-05-31 13:21:21.286819
• Title: Quantum Optimisation of Complex Systems with a Quantum Annealer
• Title（参考訳）: 量子アニールを用いた複雑系の量子最適化
• Authors: Steve Abel, Andrew Blance and Michael Spannowsky
• Abstract要約: より硬く2次元のポテンシャルを最小化する量子アニールの有効性を実証する。 Nelder-Mead法と勾配降下法は偽のミニマに閉じ込められやすいという一般的な挙動を見出した。 現在の大きさに制限があるにもかかわらず、量子アニールはこれらの古典的手法よりも著しく優れた最小化を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We perform an in-depth comparison of quantum annealing with several classical optimisation techniques, namely thermal annealing, Nelder-Mead, and gradient descent. We begin with a direct study of the 2D Ising model on a quantum annealer, and compare its properties directly with those of the thermal 2D Ising model. These properties include an Ising-like phase transition that can be induced by either a change in 'quantum-ness' of the theory, or by a scaling the Ising couplings up or down. This behaviour is in accord with what is expected from the physical understanding of the quantum system. We then go on to demonstrate the efficacy of the quantum annealer at minimising several increasingly hard two dimensional potentials. For all the potentials we find the general behaviour that Nelder-Mead and gradient descent methods are very susceptible to becoming trapped in false minima, while the thermal anneal method is somewhat better at discovering the true minimum. However, and despite current limitations on its size, the quantum annealer performs a minimisation very markedly better than any of these classical techniques. A quantum anneal can be designed so that the system almost never gets trapped in a false minimum, and rapidly and successfully minimises the potentials.
• Abstract（参考訳）: 量子アニール法と,熱アニール法,ネルダーミード法,勾配降下法などの古典的最適化法を詳細に比較した。 まず量子アニール上の2次元イジングモデルを直接研究し、その特性を熱的2次元イジングモデルと直接比較する。 これらの性質には、理論の「量子性」の変化またはイジング結合のスケールアップによって引き起こされるイジング様相転移が含まれる。 この挙動は、量子系の物理的理解から期待されることと一致している。 続いて、より硬く2次元のポテンシャルを最小化する量子アニールの効果を実証する。 すべてのポテンシャルについて、ネルダーミード法と勾配降下法が偽極小に閉じ込められやすいという一般的な挙動を見出す一方、熱アニール法は真の極小を見つけるのに多少優れている。 しかし、現在のサイズに制限があるにもかかわらず、量子アニールはこれらの古典的手法よりも著しく優れた最小化を行う。 量子アニールは、システムがほとんど偽の最小値に閉じ込められず、迅速かつうまくポテンシャルを最小化するために設計することができる。

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