Fugu-MT 論文翻訳(概要): High-Round QAOA for MAX $k$-SAT on Trapped Ion NISQ Devices

論文の概要: High-Round QAOA for MAX $k$-SAT on Trapped Ion NISQ Devices

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.03238v1
Date: Mon, 5 Jun 2023 20:49:02 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-06-07 18:32:40.769274
Title: High-Round QAOA for MAX $k$-SAT on Trapped Ion NISQ Devices
Title（参考訳）: NISQデバイスにおけるMAX$k$-SATの高損失QAOA
Authors: Elijah Pelofske, Andreas B\"artschi, John Golden, Stephan Eidenbenz
Abstract要約: 量子交換演算子 Ansatz (QAOA) は、離散最適化問題の最適解(s)をサンプリングすることを目的としたハイブリッド古典量子アルゴリズムである。 MAX$k$-SAT問題のサンプリングに最適化されたQAOA回路構成を提案する。 QAOA回路のパラメータは、古典的な(ノイズのない)シミュレーションによって最適化される。
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: The Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) is a hybrid classical-quantum algorithm that aims to sample the optimal solution(s) of discrete combinatorial optimization problems. We present optimized QAOA circuit constructions for sampling MAX $k$-SAT problems, specifically for $k=3$ and $k=4$. The novel $4$-SAT QAOA circuit construction we present makes use of measurement based uncomputation, followed by classical feed forward conditional operations. Parameters in the QAOA circuits are optimized via exact classical (noise-free) simulation, using HPC resources to simulate large circuits (up to 20 rounds on 10 qubits). In order to explore the limits of current NISQ devices, we execute these optimized QAOA circuits for random $3$-SAT test instances with clause-to-variable ratio $4$, on two ion-trapped quantum computers: IonQ Harmony and Quantinuum H1-1 which have 11 and 20 qubits respectively. The QAOA circuits that are executed include $n=10$ up to $20$ rounds, and $n=20$ for $1$ and $2$ rounds, the high round circuits using upwards of 8,000 gate instructions, making these some of the largest QAOA circuits executed on NISQ devices. Our main finding is that current NISQ devices perform best at low round counts (i.e., $p = 1,\ldots, 5$) and then -- as expected due to noise -- gradually start returning satisfiability truth assignments that are no better than randomly picked solutions as number of rounds are further increased.
Abstract（参考訳）: Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) は、離散組合せ最適化問題の最適解(s)をサンプリングすることを目的としたハイブリッド古典量子アルゴリズムである。 MAX$k$-SAT問題,特に$k=3$と$k=4$に対して最適化されたQAOA回路構成を提案する。現在提案する4ドルのQAOA回路構成は, 計測に基づく非計算と, 古典的なフィードフォワード条件演算を併用している。 QAOA回路のパラメータは、HPCリソースを使用して10量子ビットの20ラウンドまでの大きな回路をシミュレートすることで、古典的な(ノイズのない)シミュレーションによって最適化される。現在のNISQ装置の限界を探索するため、11ビットと20ビットの量子コンピュータIonQ HarmonyとQuantinuum H1-1の2つの量子コンピュータ上で、節対可変比4ドルのランダムな3$SATテストインスタンスに対して最適化されたQAOA回路を実行する。実行されるqaoa回路は、n=10$から20$のラウンド、n=20$の1ドルと2ドルのラウンドであり、高ラウンド回路は8000のゲート命令を使用しており、これらはnisqデバイス上で実行される最大のqaoa回路の1つとなっている。我々の主な発見は、現在のNISQデバイスは、低ラウンドカウント(例えば、$p = 1,\ldots, 5$)で最善を尽くし、さらにラウンド数が増加するにつれて、徐々に、ランダムに選択されたソリューションに匹敵する満足度の高い真理の割り当てを返却する。

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