論文の概要: A Comparison of Quadratic and Higher-Order Representations for QAOA

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.20127v1
• Date: Wed, 24 Sep 2025 13:53:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-02 14:40:22.231349
• Title: A Comparison of Quadratic and Higher-Order Representations for QAOA
• Title（参考訳）: QAOAにおける二次表現と高次表現の比較
• Authors: Kristina Bell, Adam Lowe, Emily Coles, Nathanael Ridgway, Gillian Marshall,
• Abstract要約: ルーティング問題を考慮し、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)を用いて2次および高次表現を比較する。 より高次形式は解の質を向上し、キュービットの個数ではスケールが良くなるが、より2キュービットのゲートを必要とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work we consider a routing problem and compare quadratic and higher-order representations using the Quantum Approximate Optimisation Algorithm (QAOA). The majority of works investigating QAOA use quadratic Hamiltonians to represent the considered problems, which can lead to poor scaling in qubit requirements. We address the gap of direct comparisons between quadratic and higher-order forms through an investigation into two distinct formulations of the same use case. We find that the higher-order form yields better solution quality and scales better in terms of numbers of qubits, but requires more two-qubit gates. We additionally consider a factoring method to reduce the gate depth of the higher-order version, which achieves a significant reduction in the number of two-qubit gates when run on real IBM hardware.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、ルーティング問題を考察し、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)を用いて2次および高次表現を比較する。 QAOAを調査する研究の大部分は、考慮された問題を表現するために二次ハミルトンを使い、量子ビット要求のスケーリングが不十分になる可能性がある。 二次形式と高次形式との直接比較のギャップを、同じユースケースの2つの異なる定式化の研究を通して解決する。 高次形式は解の質を向上し、キュービットの個数ではスケールが良くなるが、より2キュービットのゲートを必要とする。 さらに,IBMハードウェア上での2ビットゲート数を大幅に削減し,高次バージョンのゲート深さを低減するためのファクタリング手法についても検討する。

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