論文の概要: Can Constrained Quantum Annealing Be Effective in Noisy Quantum Annealers?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.17528v1
• Date: Wed, 23 Oct 2024 03:12:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-24 13:54:52.714024
• Title: Can Constrained Quantum Annealing Be Effective in Noisy Quantum Annealers?
• Title（参考訳）: 制約量子アニールはノイズ量子アニールに有効か?
• Authors: Ryoya Igata, Myonsok I, Yuya Seki, Yuta Mizuno, Shohei Watabe,
• Abstract要約: グラフ分割問題に対するペナルティベース量子アニール法(PQA)と制約量子アニール法(CQA)の性能について検討する。 PQAは一般的に比較的安定した成功確率を示し、CQAのパフォーマンスは問題インスタンスによって大きく異なる。 CQAは位相フリップノイズを除いて、ほとんどのノイズモデルの下で制約飽和部分空間からの漏れを経験する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We investigate the performance of penalty-based quantum annealing (PQA) and constrained quantum annealing (CQA) in solving the graph partitioning problem under various noise models, including depolarizing, bit-flip, and phase-flip noise. We found that even in the absence of noise, the relative superiority of PQA or CQA is highly problem-dependent. PQA generally demonstrates relatively stable success probabilities, while CQA's performance varies significantly across problem instances. Notably, CQA experiences leakage from the constraint-satisfying subspace under most noise models, with the exception of phase-flip noise, where no leakage occurs exactly. The dependence of success probability on noise strength reveals that PQA consistently outperforms CQA in the weak noise regime, whereas CQA achieves higher success probabilities under strong phase-flip noise. However, even in this case, the overall success probability remains low, suggesting that CQA is not yet practical for noisy quantum annealers without the development of error-corrected quantum annealing and autonomous error correction techniques to address leakage from the constraint-satisfying subspace. To confine the system within the constraint subspace in CQA, error correction methods and cat code encoding will likely be required, both of which can suppress bit-flip errors.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 減極, ビットフリップ, 位相フリップノイズを含む様々なノイズモデルの下で, グラフ分割問題の解法におけるペナルティベース量子アニール (PQA) と制約量子アニール (CQA) の性能について検討する。 ノイズがなくても、PQAやCQAの相対的な優位性は非常に問題に依存していることがわかった。 PQAは一般的に比較的安定した成功確率を示し、CQAのパフォーマンスは問題インスタンスによって大きく異なる。 特に、CQAは位相フリップノイズを除いて、ほとんどのノイズモデルの下で制約を満たす部分空間からの漏れを経験する。 ノイズ強度に対する成功確率の依存性は、PQAが弱いノイズ状態においてCQAを一貫して上回っているのに対して、CQAは強位相フリップ雑音下で高い成功確率を達成することを示している。 しかし、この場合においても、全体的な成功確率は低いままであり、CQAは、誤差補正量子アニール法と自律誤り訂正法を開発せずに、制約を満たす部分空間からの漏れに対処しない限り、ノイズの多い量子アニーラーにとってまだ実用的ではないことを示唆している。 CQAの制約部分空間内にシステムを閉じ込めるためには、ビットフリップエラーを抑制するエラー補正法とキャットコードエンコーディングが必要となる可能性が高い。

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