Quantum approximate optimization is computationally universal
量子近似优化算法（QAOA）是将两个哈密顿量交替应用于一个量子系统。该算法的最初目标是驱动系统接近其中一个哈密顿量的基态。本文表明，相同的交替过程可以用于执行通用量子计算：应用哈密顿量的时间可以编程，以给出计算上的通用动力学。所需的哈密顿量可以简单到一维量子位线上的单量子位泡利X和双局域ZZ哈密顿量的齐次和。
2018-12-28 quant-ph
Dual frame optimization for informationally complete quantum measurements
本文利用测量对偶框架推广经典影子后处理，提出参数化框架超算子和基于经验频率的免优化对偶框架，以几乎零额外代价改进信息完备测量的可观测量估计。
2024-06-17 quant-ph
Measurement-Based Quantum Approximate Optimization
本文提出基于测量的量子近似优化协议，利用ZX-演算适配QAOA至测量设置，直接处理QUBO及约束优化，保证解可行性并分析资源权衡。
2024-03-18 quant-ph
Optimization of Measurement Device Independent Scarani-Acìn-Ribordy-Gisin protocol
测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）是用于在执行量子通信的各个伙伴之间传输秘密密钥的实际可实现的方法。SARG 04（Scarani-Accounn-Ribordy-Gisin 2004）是一个专门针对窃听者的光子数分裂（PNS）攻击的协议，从密钥比特率与通信距离的角度对它的MDI-QKD版本进行了评估和优化。我们考虑了几个重要因素的影响，如纠错功能，暗计数参数和量子效率，以实现最大的密钥比特率与最长的通信距离。
2017-05-27 quant-ph
Molecular Structure Optimization based on Electrons-Nuclei Quantum Dynamics Computation
提出了一种基于量子动力学计算的分子结构优化方法。将原子核和电子视为量子力学粒子，用虚时间演化方法优化系统的多体波函数。一个二维H $^+_2$分子的演示表明，优化的核位置可以指定与少量的观察。这种方法被认为适用于量子计算机，量子计算机的发展将实现其作为一种强有力的方法的应用。
2021-08-07 quant-ph
Binary Optimization of Measurement Groupings for Quantum Energy Estimation
McMaster University（麦克马斯特大学）；Brockhouse Institute for Materials Research（布罗克豪斯材料研究所）
针对量子能量估计中的测量分组问题，提出基于团选择和混合整数线性规划的二元优化方法，显著降低采样成本，并引入O-clique直接优化重叠分组，在分子和晶格哈密顿量上均优于现有策略。
2026-10-08 quant-ph
KLM quantum computation as a measurement based computation
我们表明，Knill Laflamme Milburn方法的量子计算与线性光学门可以被解释为一个单向的，测量为基础的量子计算的类型介绍了Briegel和Rausendorf。我们还表明，n n维系统的永久状态是量子计算的普遍状态。
2006-10-04 quant-ph
Optimization of quantum state tomography in the presence of experimental constraints
在没有实验约束的情况下，量子态层析成像的最佳测量方案是很好理解的。我们考虑的情况下，实验者没有任意的自由来构建他们的测量集，因此可能无法实现一个已知的最佳方案。我们介绍了一个简单的程序，用于最小化重建的量子态的任意层析方案的不确定性。我们通过定义基于测量统计量的等加权方差的品质因数来做到这一点。该品质因数直接基于测量矩阵的奇异值分解，使其非常适合于优化。
2014-01-21 quant-ph
Quantum Algorithms for Scientific Computing and Approximate Optimization
量子计算似乎比经典计算提供了显着的优势，这在该领域产生了巨大的兴趣。在这篇论文中，我们考虑量子计算机在科学计算和组合优化中的应用。我们研究了五个问题。前三个处理量子算法的计算问题，在科学和工程，包括量子模拟的物理系统。特别是，我们研究量子算法的数值计算，为近似的基态和激发态能量的薛定谔方程，并为哈密顿模拟与应用物理和化学。剩下的两个处理近似优化的量子算法。我们研究了量子近似优化算法（QAOA）的性能，并给出了QAOA的推广，$\textit{quantum}$ $\textit{alternating}$ $\textit{operator}$ $\textit{ansatz}$，特别适合于约束优化问题和低资源的实现在近期的量子设备。
2018-05-08 quant-ph
Enhanced observable estimation through classical optimization of informationally over-complete measurement data -- beyond classical shadows
本文提出在信息过完备测量完成后优化对偶POVM算子，以在经典阴影需指数级开销时实现零方差可观测量估计，并在随机泡利测量量子模拟中显著降低统计误差。
2024-01-31 quant-ph
Shadow measurements for feedback-based quantum optimization
本文在Ket平台上实现FALQON算法解决MaxCut问题，采用经典阴影估计参数，相比直接估计可减少多达16倍测量次数，并数值确认测量次数随可观测量对数增长。
2025-02-27 quant-ph
Optimization using Bose-Einstein condensation and measurement-feedback circuits
我们研究了一种计算设备，利用玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的影响，以加快找到一个给定的优化问题的解决方案的速度。许多计算上困难的问题，包括NP完全问题，可以用公式表示为基态搜索问题。在BEC中，低于临界温度，玻色子粒子具有在基态中积累的自然趋势。此外，由于最终状态刺激，获得该配置的速度被增强。我们提出了一个物理设备，将这些基本属性的玻色子的优化问题，这样一个优化的解决方案是通过一个简单的冷却设备的物理温度。我们发现，收敛到基态的速度可以加快$ N$在一个给定的错误，其中N是每个站点的玻色子数的一个因素。
2010-01-26 quant-ph
Measurement-Efficient Differentiable Quantum Architecture Search for Combinatorial Optimization
University of Bonn（波恩大学）；European Space Agency（欧洲空间局）；Lamarr Institute（拉马尔研究所）
针对DQAS在量子硬件上测量成本高的问题，提出一种测量缩减方案，在不改变优化目标的前提下，将梯度测量成本降低约39%-41%，并在3-SAT和MaxCut基准上验证了其有效性。
2026-10-08 cs.LG quant-ph
Computation of entanglement for quantum states by a Consensus-Based Optimization method
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Pretoria（比勒陀利亚大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文提出基于共识的结构保持优化方法，用于计算量子纠缠，采用算子形式和幺正流形两种方法，通过交叉维度交互机制提升计算精度。
2026-05-11 math.OC quant-ph
Optimization Framework for Reducing Mid-circuit Measurements and Resets
本文针对量子动态电路中中间测量与重置成本高的问题，扩展概率电路模型（PCM）并结合电路综合支持多量子比特态优化，通过参数平衡优化与资源，实验证明能有效减少相关操作并降低算法运行时开销。
2025-04-23 cs.PL cs.SE quant-ph
Preparing Quantum States by Measurement-feedback Control with Bayesian Optimization
本文提出将测量反馈控制过程与贝叶斯优化相结合，用于制备多体系统基态，并以一维Bose-Hubbard模型为例验证了该方法能以高概率驱动系统进入低能态。
2022-12-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Optimization Problems
Krentel [J. Comput.系统科学，36，pp.490- 509]提出了一个NP优化问题的框架，该问题在多项式时间计算的指数多个结果中搜索最优值。本文将他的框架扩展到使用多项式时间量子计算的量子优化问题，并引入了类似于经典“完全”优化问题的“通用”量子优化问题的概念。我们展示了一个典型的量子优化问题，是普遍的多项式时间量子优化问题的类。我们表明，在一定的相对化的世界，所有的量子优化问题不能接近量子多项式时间计算。我们还研究了量子优化问题的复杂性与众所周知的复杂性类。
2002-04-03 cs.CC quant-ph
Multivariable Optimization: Quantum Annealing & Computation
量子退火技术的最新发展表明了量子退火在解决NP难优化问题中的潜在优势。在这篇文章中，我们简要地指出和讨论量子退火技术的有益特性，并将它们与模拟退火技术进行比较。然后我们简要讨论了一些模型自旋玻璃和动力学约束系统的量子退火研究。
2014-08-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Geometry-Based Optimization of One-Way Quantum Computation Measurement Patterns
在单向量子计算（1 WQC）模型中，一个初始的高度纠缠态被称为图态，通过一系列自适应的单比特测量和测量后的Pauli-X和Pauli-Z修正来进行普适量子计算。在1 WQC模型中，所需的计算被组织为测量模式或简单的模式。模式中的纠缠操作可以用一个图来表示，这个图与它的输入和输出量子比特的集合一起被称为模式的几何。由于单向量子计算模式是基于量子测量的，而量子测量从根本上说是不确定的演化，因此必须有几何条件来保证确定性。因果流是一个充分的和广义流（gflow）是一个必要和充分条件的几何形状，以确定一个依赖结构的测量序列，以实现确定性。以前，已经提出了三种优化方法来简化1 WQC模式，它们被称为标准化，信号移位和泡利简化。这些优化可以通过重写规则使用测量演算形式主义来执行。然而，在库中维护和搜索这些规则在实现方面可能是复杂的。此外，由于执行许多无效的交换规则，这些规则的串行执行是耗时的。为了克服这个问题，本文提出了一种新的方案，执行优化技术的模式与流或gflow只基于它们的几何形状，而不是使用重写规则。此外，所提出的计划获得的最大延迟gflow秩序的几何形状与流。结果表明，所提出的方法的时间复杂度比以前的改进。
2017-04-24 cs.ET quant-ph
Software-Hardware Co-Optimization for Computational Chemistry on Superconducting Quantum Processors
计算化学是近期证明量子计算优势的主要应用。然而，由于程序的计算资源需求与当今技术中可用的计算资源需求之间的不匹配，量子计算机上化学系统的大规模模拟目前受到阻碍。在本文中，我们认为，显着的新的优化，可以发现通过共同设计的应用程序，编译器和硬件。我们表明，多个优化目标可以通过泡利字符串，这是计算化学程序的基本构建块的关键抽象层进行协调。特别是，我们利用泡利字符串，以确定关键的程序组件，可以用来压缩程序的大小，以最小的损失的准确性。我们还利用泡利弦模拟电路的结构来定制一个新的硬件架构和编译器，导致显着的执行开销减少高达99%。虽然利用高层次的领域知识揭示了显着的优化机会，我们的硬件/软件框架是不依赖于一个特定的程序实例，可以容纳整个家庭的计算化学问题与这种结构。我们相信这项研究的协同设计经验可以扩展到其他领域和硬件技术，以加速量子优势的出现。
2021-05-15 cs.ET quant-ph
Stochastic Gradient Line Bayesian Optimization for Efficient Noise-Robust Optimization of Parameterized Quantum Circuits
The University of Tokyo（东京大学）；Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）
优化参数化量子线路是使用近期量子器件的关键步骤。然而，现有的算法，这样的优化需要大量的量子测量拍摄估计的期望值的可观测量和重复多次迭代，其成本已经成为一个关键的障碍，实际使用。我们开发了一个有效的替代优化算法，随机梯度线贝叶斯优化（SGLBO），来解决这个问题。SGLBO通过基于随机梯度下降（SGD）估计更新电路参数的适当方向并进一步利用贝叶斯优化（BO）来估计SGD中每次迭代的最佳步长来降低测量发射成本。此外，我们制定了一个自适应的测量拍摄策略，并介绍了后缀平均技术，以减少统计和硬件噪声的影响。我们的数值模拟表明，与这些技术增强的SGLBO可以大大减少测量拍摄成本，提高精度，并使优化噪声鲁棒性。
2022-08-03 cs.LG quant-ph stat.ML
PCPOP.jl: A Julia package for partially commutative polynomial optimization
The University of Hong Kong（香港大学）；Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）
介绍用于多项式优化的Julia包PCPOP，支持多种优化类型，具备精确算术计算及多种便利功能，尤其为部分可交换变量多项式计算实现专门框架，在量子信息问题计算上优势显著。
2026-07-14 math.OC quant-ph
Fermi-Dirac thermal measurements: A framework for quantum hypothesis testing and semidefinite optimization
Institute of Natural Sciences, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China（自然科学院，上海交通大学，上海）；School of Mathematical Sciences, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, China（数学科学学院，上海交通大学，上海）；Ministry of Education Key Laboratory in Scientific and Engineering Computing, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China（教育部科学与工程计算重点实验室，上海交通大学，上海）；Global College, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China（全球学院，上海交通大学，上海）；School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14850, USA（电气与计算机工程学院，康奈尔大学，纽约）
该研究提出费米-狄拉克热测量作为量子假设检验和半定规划的新框架，通过热力学方法优化量子测量，构建了费米-狄拉克机模型。
2026-08-19 cond-mat.stat-mech cs.LG quant-ph
Measurement-Only Topological Quantum Computation via Anyonic Interferometry
我们描述了测量只有拓扑量子计算使用投影和干涉测量的拓扑电荷。我们演示了如何任意子隐形传态可以实现使用“强制测量”协议的两种类型的测量。利用这一点，它示出了如何拓扑电荷测量可以用来生成拓扑量子计算中使用的编织变换，因此，计算任意子的物理运输是不必要的。我们详细讨论了分数量子霍尔系统中拓扑量子计算（特别是使用仅测量方法）的实现。
2008-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
On the Computational Viability of Quantum Optimization for PMU Placement
使用最佳相量测量单元的位置作为一个典型的问题，我们评估了当前一代的D-Wave系统2000 Q量子退火电力系统设计问题的计算可行性。我们重新制定的退火硬件的最小支配集，解决了一组标准的IEEE测试系统的重新制定，并基准解决方案的质量和时间解决方案对CPLEX优化和模拟退火。对于某些问题实例，2000 Q的速度超过了CPLEX。对于2000 Q在CPLEX和模拟退火方面表现不佳的情况，我们建议对下一代量子退火机进行硬件改进。
2020-01-13 cs.ET cs.SY eess.SY
