The quantum annealing gap and quench dynamics in the exact cover problem
淬火和退火在量子系统的时间演化中是极端对立的：退火探索具有缓慢变化参数的哈密顿量的平衡相，可以用作解决复杂优化问题的工具。相反，猝灭是哈密顿量的突然变化，产生非平衡状态。在这里，我们调查这两种情况之间的关系。具体地说，我们表明，退火间隙的最小值，这是量子退火算法的一个重要瓶颈，可以从一个动态淬火参数，它描述了淬火后的动态量子态。结合统计工具，包括神经网络的训练，淬火和退火动力学之间的关系可以被利用来再现淬火数据的退火间隙的全功能行为。我们表明，可以通过这种方式获得的退火间隙的部分或全部知识可以用于设计优化的量子退火协议，具有实际的时间解决方案的好处。我们的研究结果是从模拟随机伊辛哈密顿，代表难以解决的情况下，确切的覆盖问题。
2022-01-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Quantum annealing and non-equilibrium dynamics of Floquet Chern insulators
通过时间周期微扰诱导拓扑转变为控制材料的性质提供了一条途径。在这里，我们表明，绝热制备的一个非平凡的状态涉及选择性人口的边缘状态，由于指数小的差距防止绝热。我们通过研究具有缓慢增加振幅的跳跃相位的石墨烯样带来说明这一点，例如，缓慢开启的圆偏振激光器。感应电流具有大的周期性振荡，但在时间平均时仅在边缘流动，并且可以通过将激光聚焦在任一边缘来控制。大块经历了一个非平衡的拓扑转变，由Bianco和Resta在平衡引入的本地陈标记的信号。的绝热图片中存在的带内共振的失败进行了讨论。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Comparative Study of the Performance of Quantum Annealing and Simulated Annealing
通过将伊辛模型的经典马尔可夫动力学的转移矩阵映射到量子哈密顿量，以及量子哈密顿量与模拟退火的相互作用，研究了模拟退火与量子退火的关系。结果表明，这两个运营商，转移矩阵和哈密顿量，共享本征值谱。因此，如果具有缓慢温度变化的模拟退火不会遇到由一阶相变处的指数长弛豫时间引起的困难，那么对于绝热极限中的量子退火的相应过程也是如此。经典-量子映射与逆量子-经典映射的一个重要区别是，短程伊辛模型的马尔可夫动力学映射到短程量子系统，而短程量子系统到经典系统的逆映射则导致长程相互作用.这导致了效率上的差异，模拟退火可以通过量子退火有效地模拟，但反之则不一定成立。我们的结论是，量子退火是更容易实现，是更灵活的模拟退火。我们还指出，目前的映射可以扩展到容纳明确的时间依赖性的温度，这是用来证明量子力学分析的模拟退火的索玛，巴蒂斯塔和奥尔蒂斯。另外，通过经典到量子的映射，给出了求解一维伊辛模型非平衡动力学的另一种方法.
2014-12-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-temperature criticality through quantum annealing
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Dipartimento di Fisica e Astronomia G. Galilei, Universitá degli Studi di Padova（帕多瓦大学伽利略物理与天文学系）；Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Universitá degli Studi di Padova（帕多瓦大学信息工程系）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术研究中心）；Weizmann institute of science（魏茨曼科学研究所）
本研究通过量子退火器在有限温度下捕捉二维伊辛铁磁体的完整临界行为，展示了通过校准和减小不对称性以提取临界温度和指数的方法。
2025-07-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium work on spin glasses in longitudinal and transverse fields
本文利用Jarzynski等式和规范对称性导出了外场中自旋玻璃平衡量和非平衡量之间的一些精确关系。对于随机分布的纵向场，建立了一个下界的系统在非平衡过程中所做的工作，并证明了身份有关的平衡和非平衡量。在均匀的横向领域的情况下，身份证明之间的物理量和指数的工作做系统在不同部分的相图与背景下的量子退火。额外的关系，这涉及到量子和模拟（经典）退火的指数化工作。我们还建议，Jarzynski等式可以作为指导，以发展一种方法，在非绝热条件下进行量子退火。
2011-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Convergence condition of simulated quantum annealing for closed and open systems
模拟量子退火是模拟量子退火的某些方面的通用经典协议，并且有时被认为是在寻找经典伊辛模型的基态中量子退火的经典替代方案。我们推导出一个通用的条件，模拟量子退火收敛到热平衡在一个给定的，典型的低，温度。封闭和开放系统都被处理。将模拟量子退火的经典主方程改写为时间-时间的薛定谔方程，并应用渐近绝热条件的时间-时间变分推导出收敛条件.该结果定性地符合由非齐次马尔可夫过程理论推导出的封闭系统模拟量子退火的严格收敛条件。还观察到的是一个严格的收敛条件下的封闭系统的实时薛定谔动力学量子退火定性协议。模拟量子退火的经典随机过程和量子退火的实时量子动力学的收敛条件的这种重合是非常重要的，需要进一步审查。
2022-12-20 quant-ph
Quantum annealing: An introduction and new developments
量子退火是一种利用量子力学涨落来寻找优化问题解的通用算法。本文首先回顾了量子退火的基本原理，然后报告了一种替代方法的初步结果。回顾部分包括量子退火与经典模拟退火的关系。接下来，我们提出了一种新的量子算法，它可能是可用于硬优化问题，通过使用经典量子映射以及Jarzynski等式引入非平衡统计物理。
2010-06-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Convergence condition of simulated quantum annealing with a non-stoquastic catalyst
具有横向场和反铁磁横向相互作用的伊辛模型在计算基中被表示为具有非零非对角元素的矩阵，这些非对角元素具有正负符号，因此可以被认为是非随机的。我们表明，这样的系统在适当的铃木-特罗特表示下的局部玻尔兹曼因子可以选择为非负的，因此，如果参数值仅限于整个参数空间的子空间，则可能被经典地模拟而没有符号问题。然后，我们推导出的条件，使该系统的模拟量子退火收敛到热平衡在长时间限制的参数渐近满足。
2023-02-02 quant-ph
Performance of quantum annealing for 2-SAT problems with multiple satisfying assignments
本文利用具有四个满足赋值的困难2-SAT问题，研究了量子退火模拟及D-Wave物理量子退火器的缩放与采样性能，发现理想退火可用微扰理论解释，而D-Wave结果则与平衡概率分布计算的缩放相符。
2025-02-12 quant-ph
A dissipative environment may improve the quantum annealing performances of the ferromagnetic p-spin model
研究了铁磁$ p $ -自旋模型（$ p = 5 $和$ p = 7 $）在耗散环境中的量子退火.这个模型，在大的$ p $限制，编纂的Grover的算法在一个未排序的数据库中进行搜索。耗散环境由有限温度下处于热平衡的声子池描述。动力学的Lindblad的主方程的框架内的约化的密度矩阵只描述的自旋。利用我们的模型哈密顿量的对称性，我们可以描述许多自旋和推断大$ N $和$ p $的预期趋势。虽然在弱系统浴耦合的耗散环境有不利的影响，退火的结果，我们表明，在中间耦合制度，声子浴似乎加快在低温下的退火。这种性能的改善可能不是由于热波动，而是由于相关的旋转浴状态引起的，并且即使在零温度下也持续存在。这一结果可能为一种新的情况铺平道路，在这种情况下，通过适当地设计系统-浴耦合，可以优化低于纯量子或经典极限的量子退火性能。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Worldline-Susceptibility Scheduling for Quantum Annealing Beyond Local-Adiabatic Evolution
The Institute of Mathematical Sciences (IMSc)（数学科学研究所）；Pecslab Research（Pecslab研究）；Department of Physics, Ramjas College, University of Delhi（德里大学拉姆贾斯学院物理系）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
研究量子退火中退火时间分布对性能的影响，提出基于世界线磁化率的低成本替代调度，通过与传统及精确调度对比，发现其在有限时间条件下表现优异，源于两种失效模式，且完整方法已在开源框架实现。
2026-07-17 physics.comp-ph quant-ph
Relation between quantum fluctuations and the performance enhancement of quantum annealing in a nonstoquastic Hamiltonian
我们研究了平均场哈密顿量中量子涨落与量子退火性能显著增强之间的关系。在平均场型多体相互作用Ising自旋系统中，反铁磁横向相互作用使一级量子相变降为二级，这意味着绝热量子计算对量子退火的指数加速.我们研究量子效应是否以及如何在这些一阶和二阶相变周围表现出来，以了解附加到传统横向场伊辛模型的反铁磁横向相互作用是否会引起显着的量子效应。通过测量半经典自旋相干态与真实基态的接近程度以及代表纠缠的纠缠度的大小，我们得出结论，在二阶跃迁附近存在显著的量子涨落，而量子效应在一阶跃迁处不那么突出。虽然跃迁点的位置可以通过经典图像来预测，但跃迁附近的系统性质需要量子力学描述，而不一定是一阶跃迁。研究还发现，从顺磁相的二阶跃迁后，铁磁相内的量子涨落很大。这些结果表明，反铁磁横向相互作用引起了显著的量子效应，这一事实与量子退火性能的显著增强密切相关。
2017-04-19 quant-ph
Dual time scales in simulated annealing of a two-dimensional Ising spin glass
我们应用一个广义Kibble-Zurek的平衡外标度的模拟退火时，接近自旋玻璃化转变温度$T=0$的二维伊辛模型与随机$J= \pm 1$耦合。通过分析自旋玻璃序参量和过剩能量随系统尺寸和退火速度的变化关系，我们发现在蒙特卡罗模拟中，能量弛豫比自旋玻璃序参量慢，即，存在两个不同的动态指数。将弛豫时间尺度与系统长度$τ\sim L^z$相关联的指数的值为$z=8.28 \pm 0.03$（用于序参数的弛豫）和$z=10.31 \pm 0.04$（用于能量弛豫）。我们认为，与双时间尺度的行为产生的结果，液滴理论内的熵驱动的排序机制。我们指出，这里发现的动态指数$T \to 0$模拟退火是不同的温度依赖的平衡动态指数$z_{\rm eq}(T)$，以前的研究已经发现了一个发散的行为; $z_{\rm eq}(T\to 0) \to \infty$。因此，我们的研究表明，在大都市动力学，它是更容易放松系统的简并基态之一，而不是在低温下迁移的配置空间周围的不同基态的区域之间。在更一般的优化背景下，我们的研究提供了一个强大的密集区域解决方案的例子，其中多余的能量（传统的成本函数）可能不是成功的最佳衡量标准。
2017-05-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Coherent quantum annealing in a programmable 2000-qubit Ising chain
量子模拟已经成为展示和理解近期量子计算机能力的一个有价值的舞台。量子退火已成功地用于模拟一系列开放量子系统，包括平衡态和非平衡态。然而，在所有以前的实验中，由于环境热效应的开始，退火太慢而无法连贯地模拟封闭的量子系统。在这里，我们展示了通过量子相变在一维横向场伊辛链的范式设置的相干演化，使用高达2000超导通量量子比特在一个可编程的量子退火。在大型系统中，我们观察到量子Kibble-Zurek机制与理论预测的扭结统计，以及特征性的正扭结-扭结相关性，独立于系统温度。在小链中，激发统计验证了在最小间隙处的Landau-Zener转变的图片。在这两种情况下，结果与封闭系统量子模型的解析解定量一致。对于较慢的退火，我们观察到反Kibble-Zurek标度的交叉开放的量子制度。这些实验表明，大规模量子退火机可以相干操作，为在量子优化、机器学习和模拟任务中利用相干动力学铺平了道路。
2022-03-10 quant-ph
Nonequilibrium work performed in quantum annealing
量子退火是经典优化问题的通用求解器，它充分利用了量子涨落。我们考虑工作统计的量子退火过程的重复，采用Jarzynski等式提出的非平衡统计物理。特别是，我们分析了横向场所做的工作的分布。在自旋玻璃理论中，一种特殊的对称性，规范对称性，导致了量子退火向不同目标之间的非平凡关系。我们相信，我们的结果将是一个替代实现有效的量子计算，以及我们更好地了解量子控制下的系统的非平衡行为的一步。
2011-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Time-averaged quantum annealing for weak processes
本研究针对弱过程下量子伊辛链的非平衡效应出现时机问题，分析时间平均超额功的量子退火过程，发现四种效应，指出时间平均超额功不适用于测量弱过程激发能耗，但对强驱动情形有启发意义。
2023-06-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Simulated Quantum Annealing Can Be Exponentially Faster than Classical Simulated Annealing
模拟量子退火（SQA）是一种马尔可夫链蒙特卡罗算法，它对量子退火（QA）哈密顿量的平衡热状态进行采样。除了模拟量子系统之外，SQA也被提出作为另一种受物理启发的经典组合优化算法，与经典模拟退火一起。然而，在许多情况下，确定QA和SQA的性能仍然是一个开放的挑战。QA优于经典模拟退火的一个证据来自Farhi，Goldstone和Gutmann的一个例子。设计了一个具有薄的高能量势垒的位对称代价函数，以显示经典模拟退火和量子退火之间的指数分离，对于经典模拟退火，热波动需要指数时间来爬上势垒，量子退火通过势垒并在多时间内达到全局最小值，可以说是利用量子隧穿。在这项工作中，我们应用比较方法严格地表明，马尔可夫链的基础SQA有效地采样的目标分布，并找到全局最小值的尖峰成本函数在多项式时间。我们的工作提供了证据，越来越多的共识，SQA继承至少有一些隧道在QA的优势，所以QA是不太可能实现指数加速超过经典计算仅仅通过使用量子隧道。因为我们只分析一个特定的模型，所以这个证据不是决定性的。然而，这里应用的技术-包括从绝热路径的热启动和使用量子基态概率分布来理解SQA的平稳分布-可能对未来的研究有价值的性能SQA的成本函数QA是有效的。
2016-06-23 cond-mat.stat-mech cs.DS math.PR
Why and when is pausing beneficial in quantum annealing?
最近使用量子退火硬件的经验结果已经表明，中间退火暂停对找到各种问题的基态的概率具有令人惊讶的有益影响。对这一现象的理论解释至今仍缺乏。在这里，我们提供了一个分析暂停使用主方程框架，并推导出的策略，导致成功概率的提高条件。的条件，我们确定通过数值模拟，然后证明是足够的，需要相对于暂停持续时间的弛豫速率是大的，并在跨越最小间隙，小，并在退火结束后减少，并在此期间也累积小，在这个意义上说，系统不热平衡。这确定了观察到的成功概率增强可以归因于不完全量子弛豫，即，是一种与环境有益的非平衡耦合形式。
2020-08-05 quant-ph
Non-Hermitian Quantum Annealing and Superradiance
我们考虑一维伊辛自旋链的非厄米量子退火，以及大量量子比特的非厄米量子退火。我们表明，退火时间显着减少的非厄米特算法相比，厄米特。我们还论证了非厄米量子退火与该系统超辐射跃迁的关系。
2015-12-05 math.OC physics.comp-ph quant-ph
Optimal quantum control with digitized Quantum Annealing
我们展示了如何使量子退火的数字化版本成为最佳的，在最短的时间内实现量子力学所允许的最佳可能的解决方案，而无需任何关于光谱间隙的位置和性质的先验知识。我们的研究结果阐明了数字化QA，最佳量子控制，最近提出的混合量子经典变分算法的量子态制备和优化之间的密切关系。我们说明了这一点上的一个简单的基准问题的未受挫的反铁磁伊辛链在横向领域。
2019-11-25 quant-ph
Ground-state statistics from annealing algorithms: Quantum vs classical approaches
我们研究了具有基态简并的系统的量子退火性能，对于小系统，我们直接求解薛定谔方程，对于大系统，我们采用量子蒙特卡罗模拟。结果表明，朴素的量子退火使用横向场可能不适合于识别所有的简并基态配置，虽然基态能量的值往往是有效的估计。引入量子跃迁的所有状态具有相同的权重，大大改善了这种情况，但牺牲了退火时间。我们还阐明了简并基态的自旋组态与通过量子退火得到这些态的几率之间的关系。与经典模拟退火相比，讨论了量子退火在处理简并基态问题时的优缺点。
2009-07-13 cond-mat.dis-nn quant-ph
Relaxation-assisted reverse annealing on nonnegative/binary matrix factorization
Graduate School of Information Sciences, Tohoku University（东北大学信息科学研究科）；Sigma-i Co., Ltd.（Sigma-i有限公司）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文针对非负/二进制矩阵分解，提出用线性规划松弛解初始化反向退火，在人脸和随机数据集上验证其收敛更优，并揭示松弛解与最优解的关系。
2025-01-03 cond-mat.stat-mech cs.AI cs.LG
Best Annealing Path of Quantum Annealing via Efficient Adiabatic Phase Transition
Nissin-Sumiden Energy System R&D Center Sumitomo Electric Industries, Ltd.（住友电气工业有限公司日电Sumiden能源系统研发中心）
本文提出嵌套模拟退火（NSA）方法，推导相关能量计算公式，明确局部极大值与收敛速度的关系，证明合理选择NSA参数可实现高效绝热相变，为经典计算机模拟QMC提供参数选择方法。
2026-09-01 quant-ph
Quantum Annealing with Jarzynski Equality (CCP2009)
我们展示了一个著名的非平衡关系，Jarzynski等式，在量子计算的实际应用。它的实现可能会打开一个方法来解决组合优化问题，最小化一个真正的单值函数，成本函数，与许多参数。已经公开的是，用于解决一类困难优化问题的普通量子计算算法具有瓶颈，其计算时间被限制为极其缓慢而没有相关误差。然而，通过我们在本研究中展示的新策略，我们可能会克服这样的困难。
2010-07-05 quant-ph
Entanglement in a quantum annealing processor
纠缠是量子算法的核心，旨在解决经典方法难以解决的问题。量子退火算法（quantum annealing，QA）为实际的量子处理器提供了一条很有前途的道路。我们已经建立了一系列可扩展的QA处理器，由制造的相互作用的自旋（量子位）网络组成。在这里，我们使用量子比特隧穿光谱来测量一个这样的处理器中的两个和八个量子比特系统的能量本征谱，证明这些系统中的量子相干性。我们提出的实验证据表明，在QA的关键部分，量子比特纠缠和纠缠持续，即使这些系统达到平衡与热环境。我们的研究结果提供了一个令人鼓舞的迹象，QA是一个可行的大规模量子计算技术。
2014-01-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Impact of Fixing Spins in a Quantum Annealer with Energy Rescaling
本文研究了量子退火中固定自旋尺寸缩减方法与能量重标度的关系，通过数值模拟和实验证明该方法能在保持自旋链嵌入的同时提升均匀全连接铁磁伊辛模型的退火性能。
2025-07-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing: Optimisation, Sampling, and Many-Body Dynamics
IPPP and Department of Mathematical Sciences, Durham University（达勒姆大学数学科学系及IPPP）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Oxford（牛津大学）
本文综述了量子退火的基本原理、硬件平台和算法技术，分析了量子隧穿、能隙和开放系统效应对计算性能的影响，并探讨了其在优化、机器学习、量子模拟和多体物理中的应用及挑战。
2026-05-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.ET
Efficient quantum and simulated annealing of Potts models using a half-hot constraint
Potts模型是具有$Q>2$组件的伊辛模型的推广。在全连接铁磁Potts模型中，一级相变是由不同的热涨落引起的。因此，通过模拟退火获得基态所需的计算时间随着系统尺寸呈指数增加。本研究分析证实，横向磁场量子退火诱导一级相变。这一结果意味着量子退火并没有指数加速铁磁Potts模型的基态搜索。为了避免一阶相变，我们提出了一种迭代优化方法，使用半热约束，适用于量子和模拟退火。在$Q \to \infty$的极限下，半热约束下的鞍点方程与描述全连接铁磁伊辛模型行为的方程相同，从而证实了二级相变。此外，在静态近似和复对称解的假设下，我们验证了全连通Potts玻璃模型和Sherrington-Kirkpatrick模型之间的相同关系.所提出的方法预计将获得低能量状态的Potts模型与高效率使用伊辛型计算机，如D-Wave量子退火机和富士通数字退火机。
2019-11-14 quant-ph
A Quantum Annealing Protocol to Solve the Nuclear Shell Model
针对核壳模型基矢规模指数增长导致重核难以直接求解的问题，提出带定制驱动哈密顿量的量子退火协议，经经典模拟验证有效且量子计算成本呈多项式增长，为重核研究提供新路径。
2025-05-07 nucl-th quant-ph
GPU-accelerated simulations of quantum annealing and the quantum approximate optimization algorithm
我们使用GPU加速版本的大规模并行Jülich通用量子计算机模拟器（JUQCS-G）研究大规模应用。首先，我们对JUWELS Booster进行了基准测试，这是一个拥有3744个NVIDIA A100 Tensor Core GPU的GPU集群。然后，我们使用JUQCS-G研究量子退火（QA）和量子近似优化算法（QAOA）之间的关系。我们发现，一个非常粗糙的离散化版本的QA，称为近似量子退火（AQA），表现令人惊讶的QAOA相比。它既可以用于初始化QAOA，也可以完全避免昂贵的优化过程。此外，我们还研究了使用AQA处理30到40个量子位的问题时成功概率的缩放。我们发现，最大的离散化误差尺度的情况下，最有利的，超过从QAOA获得的最佳结果。
2022-05-16 physics.comp-ph quant-ph
Upper bound inequality for calculation time in simulated annealing analogous to adiabatic theorem in quantum systems
最近有报道称，经典系统具有状态演化的速度极限，尽管这种速度极限的概念一直被认为是量子系统所独有的。由于经典系统的速度限制，可以导出具有所需计算精度的模拟退火计算时间的下限。然而，这样的下限并不能作为在实际时间内完成计算的标准。在本文中，我们推导出一个类似于量子绝热定理的经典系统的不等式，该不等式给出了保证精度的涨落利用计算的计算时间。给出了计算时间与精度之间的折衷关系，其形式为实际应用中可接受的形式。
2021-07-07 math-ph math.MP quant-ph
Prospects for Quantum Enhancement with Diabatic Quantum Annealing
我们评估了量子退火（QA）的一般框架内的算法的前景，以实现量子加速相对于经典的最先进的方法在组合优化和相关的采样任务。我们主张继续探索和兴趣的基础上，提高相干时间和控制能力的QA框架，将使近期探索的几个启发式量子优化算法，已在文献中介绍。这些连续时间哈密顿计算算法依赖于比传统基态QA中的控制协议更先进的控制协议，同时仍然比门模型实现中使用的控制协议简单得多。包含相干非绝热跃迁到激发态的结果在一个概括称为非绝热量子退火（DQA），我们认为在这个框架内的量子增强最有前途的路线。传统QA的其他有前途的变体包括反向退火和连续时间量子行走，以及用于机器学习的参数化量子线路的模拟类似物。这些算法中的大多数都没有已知的（或可能被发现的）有效的经典模拟，并且在许多情况下有希望（但有限）量子加速可能性的早期迹象，使它们值得在中等规模的量子硬件中进一步研究。我们认为，所有这些协议都可以以最先进的方式进行探索，包括由时间相关的有效横向场伊辛哈密顿产生的全方位的新型平衡量子动力学，这些量子动力学可以通过例如，电感耦合通量量子位，现有的和预计在应用规模。
2020-08-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Diabatic quantum annealing for training energy-based generative models
Yonsei University（延世大学）；Seoul National University（首尔大学）
利用非绝热量子退火实现温度可控的玻尔兹曼采样，提升RBMs训练效率并拓展至全连接玻尔兹曼机。
2025-12-22 quant-ph
QCE'24 Tutorial: Quantum Annealing -- Emerging Exploration for Database Optimization
本教程系统介绍量子退火技术，并演示其在数据库优化中的应用，包括连接顺序优化、事务调度和虚拟机分配，旨在为数据库领域提供量子计算优化的理论与实践指导。
2024-11-07 cs.DB quant-ph
A Nonlinear Journey from Structural Phase Transitions to Quantum Annealing
本文利用一维横场伊辛模型与二维经典 $ϕ^4$ 模型之间的精确映射，将经典拓扑扭结间的耦合类比为量子横场对自旋翻转的竞争效应，并通过周期性扰动下的经典 $ϕ^4$ 模型模拟量子测量协议，揭示记忆与相干性机制，为低维量子与高维经典非线性系统的类比研究铺路。
2024-02-16 nlin.PS quant-ph
Comparing Quantum Annealing and Spiking Neuromorphic Computing for Sampling Binary Sparse Coding QUBO Problems
Los Alamos National Laboratory, CCS-3 Information Sciences（洛斯阿拉莫斯国家实验室，CCS-3信息科学部门）；Harvard University, T.H. Chan School of Public Health（哈佛大学，T.H. Chan公共卫生学院）
本研究针对二元稀疏编码QUBO问题，分别在D-Wave量子退火器和Intel Loihi 2脉冲神经形态处理器上求解，并引入迭代反向退火等方法优化，验证了两类计算的适用性且迭代反向量子退火表现最优。
2025-05-14 cs.CV cs.DM cs.ET
Anti-crossings occurrence as exponentially closing gaps in Quantum Annealing
本文针对量子退火中免交叉能级引发指数闭合能隙导致退火失效的问题，通过微扰展开推导其出现条件，结合MaxCut问题验证了正则二分图无指数小能隙、顶点度不规则会触发该现象，为量子退火性能分析提供理论依据。
2023-12-04 cs.DS quant-ph
Quantum-Driven Neuromorphic Computing for Million-Qubit-Scale Workloads
Dynex Holding Establishment；Surrey Institute for People-Centred Artificial Intelligence, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey（萨里大学工程与物理科学学院以人为本的人工智能研究所）
本文提出Apollo，一种室温运行的万节点p量子比特神经形态处理器，通过集成量子熵源实现超快随机转换，在自旋玻璃基准测试中达到低于低温量子退火硬件的基态能量。
2026-06-12 cs.AR quant-ph
A quantum annealing approach to graph node embedding
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出将图节点嵌入问题形式化为QUBO，并在D-Wave量子退火器上实现与评估，证明量子退火是一种可扩展且高效的图学习替代方法。
2025-03-08 cs.LG quant-ph
Quantum annealing showing an exponentially small success probability despite a constant energy gap with polynomial energy
本研究提出一种基于多项式能量构建反直觉模型的通用方法，通过向哈密顿量添加惩罚项使跃迁矩阵指数级增大，导致量子退火在恒定能隙下成功概率指数级下降，同时实现计算成本的二次加速。
2024-08-27 quant-ph
Distribution of Kinks in an Ising Ferromagnet After Annealing and the Generalized Kibble-Zurek Mechanism
本文研究了一维伊辛铁磁体在有限时间内的温度失超引起的退火动力学。在缓慢冷却的限制下，渐近两点相关的分析发现下的Glauber动力学，并在最终状态的扭结数的分布被证明是符合泊松分布。平均扭结数，方差，和第三中心矩取相同的值，并服从普遍的幂律缩放与淬火时间，其中温度是变化的。通用的幂律标度的累积量的数值模拟的基础上，格劳伯动力学的温和的冷却时间远离渐近极限，当扭结数分布采取二项式形式证实。我们分析了这些结果的物理超越Kibble-Zurek机制的临界动力学的关系，使用扭结数分布评估绝热性和它的故障。我们考虑线性，非线性和指数冷却时间表，其中后者提供了最有效的捷径，在给定的淬火时间冷却。通过考虑到正则吉布斯态的迹范数距离，建立了末态的非热行为。
2021-05-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Fast Quantum Methods for Optimization
离散组合优化就是寻找最优配置，使给定的离散目标函数最小化。这样一个功能的经典系统的能量的解释，使我们能够减少到一个低温热态的系统的准备的优化问题。受量子退火方法的启发，我们提出了三种利用量子力学制备低温态的策略。我们专注于没有由环境引起的不受控制的错误的实现。这使我们能够严格地证明一个量子优势。第一种策略使用经典到量子映射，其中经典系统在$d$空间维度中的平衡性质可以从也在$d$空间维度中的量子系统的基态性质确定。我们展示了这样一个基态可以通过量子退火，包括量子绝热演化。这种映射也使我们能够揭示模拟退火和量子退火之间的一些基本关系。第二种策略建立在第一种策略的基础上，并引入了一种称为光谱间隙放大的技术，以减少化学制备相同量子态所需的时间。如果在利用量子相干性的量子设备上实现，则该策略导致在经典模拟退火方法的公知边界上的复杂性的二次改进。第三种策略不是纯粹的绝热，而是利用相应量子系统的低能态之间的非绝热过程。对于某些问题，它会导致最好的经典算法的指数加速（在Oracle模型中）。
2014-09-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Searching for quantum speedup in quasistatic quantum annealers
我们认为，在很长的退火时间的量子退火机可能会经历准静态演化，返回的最终人口接近玻尔兹曼分布的哈密顿在一个单一的（冻结）点在退火过程中。这样的系统预期与适当的量子蒙特卡罗模拟很好地相关。它也可能与模拟退火相关，如果在冻结点的量子能量本征值接近经典的。这些相关性只是平衡的标志，并不意味着量子退火机的演化是经典的，或者可以用量子蒙特卡罗模拟。从这样的分布中提取的计算时间反映了平衡行为，因此没有提供关于底层量子动力学的信息。这使得在次优量子退火器中寻找量子加速成为问题。我们使用一个开放的量子主方程与现实的参数来说明在16量子比特量子退火的准静态演化，并讨论其量子加速的含义。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A novel design update framework for topology optimization with quantum annealing: Application to truss and continuum structures
本文提出一种结合量子退火的设计更新框架，用于桁架和连续体结构的拓扑优化，在体积约束下最小化柔度，并通过QUBO模型求解，实验表明其能找到与基准相似的优化拓扑且耗时更短。
2025-01-23 cs.CE cs.NA math.NA
Calculating Nash Equilibrium on Quantum Annealers
本文通过向纳什均衡的二次规划加入惩罚项，构造可在D-Wave量子退火机上运行的QUBO公式，并通过三个示例验证其获得7至10倍的总体求解加速。
2022-04-29 cs.ET cs.GT quant-ph
