論文の概要: Geometrical scheduling of adiabatic control without information of energy spectra
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11846v1
- Date: Tue, 21 Jan 2025 03:03:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-22 14:21:49.183832
- Title: Geometrical scheduling of adiabatic control without information of energy spectra
- Title（参考訳）: エネルギースペクトル情報のない断熱制御の幾何学的スケジューリング
- Authors: Yuta Shingu, Takuya Hatomura,
- Abstract要約: 本稿では,量子アニーリングに適した新しい量子アディバティックブラキストロンプロトコルを提案する。
提案手法は,効率的なパラメータスケジュールを設計するための反断熱駆動の進歩に基づいている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Adiabatic control is a fundamental technique for manipulating quantum systems, guided by the quantum adiabatic theorem, which ensures suppressed nonadiabatic transitions under slow parameter variations. Quantum annealing, a heuristic algorithm leveraging adiabatic control, seeks the ground states of Ising spin glass models and has drawn attention for addressing combinatorial optimization problems. However, exponentially small energy gaps in such models often necessitate impractically long runtime to satisfy the adiabatic condition. Despite this limitation, improving the quality of approximate solutions remains crucial for practical applications. The quantum adiabatic brachistochrone provides a method to enhance adiabaticity by minimizing an action representing nonadiabaticity via the variational principle. While effective, its implementation requires detailed energy spectra, complicating its use in quantum annealing. Shortcuts to adiabaticity by counterdiabatic driving offer alternative approaches for accelerating adiabatic processes. However, the theory of shortcuts to adiabaticity often faces challenges such as nonlocal control requirements, high computational cost, and trade-offs between speed and energy efficiency. In this work, we propose a novel quantum adiabatic brachistochrone protocol tailored for quantum annealing that eliminates the need for energy spectrum information. Our approach builds on advancements in counterdiabatic driving to design efficient parameter schedules. We demonstrate the effectiveness of our method through numerical simulations on the transverse-field Ising chain and axial next-nearest neighbor Ising models.
- Abstract（参考訳）: 断熱制御は、遅いパラメータの変動の下での非断熱遷移を抑制する量子断熱定理によって導かれる量子系を操作するための基本的な技術である。
断熱制御を利用したヒューリスティックアルゴリズムであるQuantum annealingは、Isingのスピングラスモデルの基底状態を求め、組合せ最適化問題に注意を払っている。
しかし、そのようなモデルにおける指数関数的に小さなエネルギーギャップは、しばしば断続的に長いランタイムを必要とし、断続的な条件を満たす。
この制限にもかかわらず、近似解の品質の向上は実用上重要な課題である。
量子断熱性ブラキストクロンは、変分原理を介して非断熱性を表す作用を最小化することにより断熱性を高める方法を提供する。
有効ではあるが、その実装には詳細なエネルギースペクトルが必要であり、量子アニールでの使用を複雑にしている。
反断熱駆動による断熱へのショートカットは、断熱過程を加速するための代替アプローチを提供する。
しかし、非局所的な制御要件、高い計算コスト、速度とエネルギー効率のトレードオフといった課題に直面している場合が多い。
本研究では,エネルギースペクトル情報の不要な量子アニールに適した新しい量子アディバティックブラキストロンプロトコルを提案する。
提案手法は,効率的なパラメータスケジュールを設計するための反断熱駆動の進歩に基づいている。
横場イジング連鎖と軸方向次熱応力近傍イジング模型の数値シミュレーションにより,本手法の有効性を実証する。
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