論文の概要: Mitigating Precision Errors in Quantum Annealing via Coefficient Reduction of Embedded Hamiltonians

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.03546v1
• Date: Sat, 04 Apr 2026 02:13:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:18.632283
• Title: Mitigating Precision Errors in Quantum Annealing via Coefficient Reduction of Embedded Hamiltonians
• Title（参考訳）: 埋め込みハミルトニアンの係数還元による量子アニーリングにおける高精度誤差の軽減
• Authors: Kentaro Ohno, Nozomu Togawa,
• Abstract要約: イジング・ハミルトニアンの大きな係数を減少させることで、ダイナミックレンジを減少させるいくつかの方法が提案されている。 我々は, 微小埋め込みの制約の下で, 既存の3つの係数還元法を再検討する。 その結果, 相互作用伸縮法は, 動的範囲を小さくすることで, 試料品質を効果的に向上することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.776909576318746
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum annealing is a quantum algorithm to solve combinatorial optimization problems. In the current quantum annealing devices, the dynamic range of the input Ising Hamiltonian, defined as the ratio of the largest to the smallest coefficient, significantly affects the quality of the output solution due to limited hardware precision. Several methods have been proposed to reduce the dynamic range by reducing large coefficients in the Ising Hamiltonian. However, existing studies do not take into account minor-embedding, which is an essential process in current quantum annealers. In this study, we revisit three existing coefficient-reduction methods under the constraints of minor-embedding. We evaluate to what extent these methods reduce the dynamic range of the minor-embedded Hamiltonian and improve the sample quality obtained from the D-Wave Advantage quantum annealer. The results show that, on the set of problems tested in this study, the interaction-extension method effectively improves the sample quality by reducing the dynamic range, while the bounded-coefficient integer encoding and the augmented Lagrangian method have only limited effects. Furthermore, we empirically show that reducing external field coefficients at the logical Hamiltonian level is not required in practice, since minor-embedding automatically has the role of reducing them. These findings suggest future directions for enhancing the sample quality of quantum annealers by suppressing hardware errors through preprocessing of the input problem.
• Abstract（参考訳）: 量子アニーリング(quantum annealing)は、組合せ最適化問題を解決する量子アルゴリズムである。 現在の量子アニール装置では、入力のイジング・ハミルトンのダイナミックレンジは最小係数に対する最大の比として定義され、ハードウェアの精度の制限による出力溶液の品質に大きく影響する。 イジング・ハミルトニアンの大きな係数を減少させることで、ダイナミックレンジを減少させるいくつかの方法が提案されている。 しかし、既存の研究は、現在の量子アニールにおいて必須の過程であるマイナーエンベディングを考慮に入れていない。 本研究では, マイクロエンベディングの制約下で, 既存の3つの係数還元法を再検討する。 我々は,これらの手法が軽埋め込みハミルトニアンの動的範囲をどの程度減らし,D-Waveアドバンテージ量子アニールから得られる試料品質を向上させるかを評価する。 その結果, 相互作用伸張法は動的範囲を小さくすることで, サンプル品質を効果的に向上するが, 有界係数の整数符号化と拡張ラグランジアン法は限定的な効果しか持たないことがわかった。 さらに, 論理ハミルトニアンレベルでの外部場係数の減少は, 小埋め込みが自動的に還元する役割を持つため, 実際に必要ではないことを実証的に示す。 これらの結果から,入力問題の前処理によるハードウェアエラーを抑えることにより,量子アニールの試料品質を高めるための今後の方向性が示唆された。

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