論文の概要: Quantum optimization with arbitrary connectivity using Rydberg atom arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.03965v1
• Date: Thu, 8 Sep 2022 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 07:44:09.133781
• Title: Quantum optimization with arbitrary connectivity using Rydberg atom arrays
• Title（参考訳）: rydberg原子アレイを用いた任意接続による量子最適化
• Authors: Minh-Thi Nguyen, Jin-Guo Liu, Jonathan Wurtz, Mikhail D. Lukin, Sheng-Tao Wang, Hannes Pichler
• Abstract要約: 元の問題から明示的な写像を構築することにより、Rydberg配列に効率的にエンコードできる問題のクラスを拡張する。 任意の接続を持つグラフ上の最大重み付き独立集合、任意の接続または制限された接続を持つ2次非制約バイナリ最適化問題、整数分解など、いくつかの例を分析する。
• 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: Programmable quantum systems based on Rydberg atom arrays have recently been used for hardware-efficient tests of quantum optimization algorithms [Ebadi et al., Science, 376, 1209 (2022)] with hundreds of qubits. In particular, the maximum independent set problem on the so-called unit-disk graphs, was shown to be efficiently encodable in such a quantum system. Here, we extend the classes of problems that can be efficiently encoded in Rydberg arrays by constructing explicit mappings from the original computation problems to maximum weighted independent set problems on unit-disk graphs, with at most a quadratic overhead in the number of qubits. We analyze several examples, including: maximum weighted independent set on graphs with arbitrary connectivity, quadratic unconstrained binary optimization problems with arbitrary or restricted connectivity, and integer factorization. Numerical simulations on small system sizes indicate that the adiabatic time scale for solving the mapped problems is strongly correlated with that of the original problems. Our work provides a blueprint for using Rydberg atom arrays to solve a wide range of combinatorial optimization problems with arbitrary connectivity, beyond the restrictions imposed by the hardware geometry.
• Abstract（参考訳）: Rydberg 原子配列に基づくプログラム可能な量子システムは、最近数百の量子ビットを持つ量子最適化アルゴリズム(Ebadi et al., Science, 376, 1209 (2022))のハードウェア効率試験に使用されている。 特に、いわゆる単位ディスクグラフ上の最大独立集合問題は、そのような量子系において効率的にエンコード可能であることを示した。 ここでは、元の計算問題から単位-ディスクグラフ上の最大重み付き独立集合問題への明示的なマッピングを構築して、rydberg配列で効率的に符号化できる問題のクラスを拡張し、少なくとも量子ビット数の2次オーバーヘッドを持つ。 例えば、任意の接続を持つグラフ上の最大重み付き独立集合、任意の接続または制限された接続を持つ2次非制約バイナリ最適化問題、整数分解などである。 小さなシステムサイズに関する数値シミュレーションは、マッピングされた問題を解くための断熱時間スケールが、元の問題のそれと強く相関していることを示している。 我々の研究は、ハードウェア幾何による制約を超えて、任意の接続で幅広い組合せ最適化問題を解決するために、rydberg atom配列を使用するための青写真を提供します。

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