論文の概要: Quantum Annealing vs. QAOA: 127 Qubit Higher-Order Ising Problems on
NISQ Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00520v1
- Date: Mon, 2 Jan 2023 04:19:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 01:19:42.528316
- Title: Quantum Annealing vs. QAOA: 127 Qubit Higher-Order Ising Problems on
NISQ Computers
- Title（参考訳）: 量子アニーリング対QAOA: NISQコンピュータにおける127Qubit高次イジング問題
- Authors: Elijah Pelofske, Andreas B\"artschi, Stephan Eidenbenz
- Abstract要約: QAOA(Quantum Alternating Operator Ansatz)は、最適化問題の最適解を目的とした量子アルゴリズムである。
我々は、D-Waveハードウェア上のQAとIBMQハードウェア上のQAOAの厳密な比較を実装した。
QAがすべての問題インスタンスでQAOAを上回っていることが分かりました。
- 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: Quantum annealing (QA) and Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) are
both heuristic quantum algorithms intended for sampling optimal solutions of
combinatorial optimization problems. In this article we implement a rigorous
direct comparison between QA on D-Wave hardware and QAOA on IBMQ hardware. The
studied problems are instances of a class of Ising problems, with variable
assignments of $+1$ or $-1$, that contain cubic $ZZZ$ interactions (higher
order terms) and match both the native connectivity of the Pegasus topology
D-Wave chips and the heavy hexagonal lattice of the IBMQ chips. The novel QAOA
implementation on the heavy hexagonal lattice has a CNOT depth of $6$ per round
and allows for usage of an entire heavy hexagonal lattice. Experimentally, QAOA
is executed on an ensemble of randomly generated Ising instances with a grid
search over $1$ and $2$ round angles using all 127 programmable superconducting
transmon qubits of ibm_washington. The error suppression technique digital
dynamical decoupling (DDD) is also tested on all QAOA circuits. QA is executed
on the same Ising instances with the programmable superconducting flux qubit
devices D-Wave Advantage_system4.1 and Advantage_system6.1 using modified
annealing schedules with pauses. We find that QA outperforms QAOA on all
problem instances. We also find that DDD enables 2-round QAOA to outperform
1-round QAOA, which is not the case without DDD.
- Abstract（参考訳）: quantum annealing (qa) と quantum alternating operator ansatz (qaoa) は、組合せ最適化問題の最適解をサンプリングするためのヒューリスティックな量子アルゴリズムである。
本稿では、D-Waveハードウェア上のQAとIBMQハードウェア上のQAOAの厳密な直接比較を行う。
研究された問題は、イジング問題のクラスの例であり、変数割り当ては$+1$または$-1$であり、キュービックな$zzz$相互作用(高次項)を含み、ペガサストポロジーd波チップのネイティブ接続とibmqチップのヘキサゴナル格子の両方に一致する。
ヘキサゴナル格子上の新しいQAOA実装は、CNOT深さが1ラウンドあたり6ドルであり、ヘキサゴナル格子全体の使用を可能にする。
実験により、QAOAは、ibm_washingtonの127個のプログラム可能な超伝導トランスモンキュービット全てを用いて、グリッド検索で1ドルおよび2ドル以上のラウンド角を持つランダムに生成されたIsingインスタンスのアンサンブル上で実行される。
また,すべてのQAOA回路上でDDD(Digital Dynamical Decoupling)の誤差抑制技術をテストする。
プログラム可能な超伝導束量子ビットデバイスD−Wave Advantage_system4.1とAdvantage_system6.1とで、修正されたアニーリングスケジュールと一時停止とを用いてIsingインスタンス上でQAを実行する。
QAはすべての問題インスタンスでQAOAを上回っている。
また、DDDでは2ラウンドのQAOAが1ラウンドのQAOAを上回っていることも分かりました。
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