論文の概要: Optimizing Variational Circuits for Higher-Order Binary Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.16756v1
- Date: Mon, 31 Jul 2023 15:27:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-01 13:54:06.969366
- Title: Optimizing Variational Circuits for Higher-Order Binary Optimization
- Title（参考訳）: 高次バイナリ最適化のための変分回路の最適化
- Authors: Zo\'e Verch\`ere and Sourour Elloumi and Andrea Simonetto
- Abstract要約: 本稿では,ハミルトニアンを2量子ゲートのみを含む実装可能な回路に符号化する新しい手法を提案する。
本手法は,回路深度の観点から明らかな利得を示すとともに,技術状況と比較することで評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.578242050187029
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms have been advocated as promising candidates to
solve combinatorial optimization problems on near-term quantum computers. Their
methodology involves transforming the optimization problem into a quadratic
unconstrained binary optimization (QUBO) problem. While this transformation
offers flexibility and a ready-to-implement circuit involving only two-qubit
gates, it has been shown to be less than optimal in the number of employed
qubits and circuit depth, especially for polynomial optimization. On the other
hand, strategies based on higher-order binary optimization (HOBO) could save
qubits, but they would introduce additional circuit layers, given the presence
of higher-than-two-qubit gates.
In this paper, we study HOBO problems and propose new approaches to encode
their Hamiltonian into a ready-to-implement circuit involving only two-qubit
gates. Our methodology relies on formulating the circuit design as a
combinatorial optimization problem, in which we seek to minimize circuit depth.
We also propose handy simplifications and heuristics that can solve the circuit
design problem in polynomial time. We evaluate our approaches by comparing them
with the state of the art, showcasing clear gains in terms of circuit depth.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズムは、近距離量子コンピュータにおける組合せ最適化問題を解く有望な候補として提唱されている。
彼らの手法は最適化問題を2次非制約バイナリ最適化(QUBO)問題に変換することを含む。
この変換は2量子ビットゲートのみを含むフレキシビリティと実装可能な回路を提供するが、特に多項式最適化において、採用キュービット数や回路深さが最適でないことが示されている。
一方、上位2進最適化(hobo)に基づく戦略は、キュービットを節約するが、2キュービット以上のゲートが存在するため、追加の回路層を導入することになる。
本稿では,HOBO問題を解析し,ハミルトニアンを2量子ゲートのみを含む実装可能な回路に符号化する新しい手法を提案する。
本手法は回路設計を組合せ最適化問題として定式化し,回路深さを最小化する手法である。
また,回路設計問題を多項式時間で解くための簡便な単純化とヒューリスティックを提案する。
本手法は,回路深度の観点から明らかな利得を示すとともに,技術状況と比較することで評価する。
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