論文の概要: Mitigating small gaps in quantum annealing through recursive $XX-$catalyst construction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.04840v1
- Date: Tue, 03 Nov 2026 13:06:52 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-11-04 17:44:08.279716
- Title: Mitigating small gaps in quantum annealing through recursive $XX-$catalyst construction
- Title（参考訳）: 再帰的な$XX-$触媒構成による量子アニール中の小さなギャップの緩和
- Abstract要約: 本稿では,摂動交差として知られる量子アニーリングボトルネックを除去するための繰り返し触媒-構成プロトコルを提案する。
まず、摂動理論に基づく$XX-$term selectionのためのフレームワークを動機付けます。
最大39ドル(約3,300円)のスピンを持つスケーラブルなおもちゃのインスタンス上での摂動的交差を取り除く効果を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1759008116536278
- License:
- Abstract: The introduction of $XX-$interactions, typically in the form of an additional catalyst Hamiltonian, has shown promise as a tool for gap enhancement in quantum annealing, allowing the algorithm to obtain optimal solutions with shorter run-times. However, the optimal placements of these couplings within the problem graph has been found to be highly setting-dependent. In this work, we propose an iterative catalyst-construction protocol for the removal of a common quantum annealing bottleneck known as perturbative crossings. The method utilises the measurements returned by successive annealing runs to effectively steer the algorithm away from the local optima in which it becomes trapped. First, we motivate a framework for $XX-$term selection based on perturbation theory and establish its effectiveness at removing perturbative crossings on scalable toy instances with up to $39$ spins, demonstrating a consistent performance both with increasing system size and number of local optima. We then simulate the recursive catalyst-construction method on a test set of $18-$spin maximum-weight independent set problems that are generated to produce annealing spectra with multiple perturbative crossings. We find that the protocol significantly outperforms both catalyst-free annealing and annealing with catalysts containing randomly selected $XX-$terms.
- Abstract（参考訳）: 通常、追加の触媒ハミルトニアンの形での$XX-$相互作用の導入は、量子アニールのギャップ増強のためのツールとして約束され、アルゴリズムはより短い実行時間で最適な解を得ることができる。
しかし、問題グラフ内のこれらの結合の最適配置は、非常に設定に依存していることが判明した。
そこで本研究では,摂動交差(perturbative crosss)として知られる量子アニーリングボトルネックを除去するための繰り返し触媒構築プロトコルを提案する。
この方法は、連続したアニール実行によって返される測定を利用して、アルゴリズムが捕捉される局所最適値から効果的に制御する。
まず、摂動理論に基づく$XX-$term選択のためのフレームワークをモチベーションし、最大39ドルのスピンを持つスケーラブルな玩具インスタンス上で摂動交差を取り除くことの有効性を確立し、システムサイズと局所最適数の双方で一貫した性能を示す。
次に, 複数の摂動交差を持つアニーリングスペクトルを生成するために生成する18-$spinの最大重み付き独立系問題に対して, 再帰的触媒構成法をシミュレートする。
このプロトコルは無触媒アニーリングと無作為選択した$XX-$termsを含む触媒のアニーリングの両方に優れていた。
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