Demonstration of nonstoquastic Hamiltonian in coupled superconducting flux qubits
量子退火（QA）是一种用于寻找系统的低能量配置的启发式算法，在优化，机器学习和量子模拟中有应用。到目前为止，QA的所有实现都局限于通过单个自由度耦合的量子位。这就产生了一个随机哈密顿量，在量子蒙特卡罗（QMC）模拟中没有符号问题。在本文中，我们报告的实施和测量的两个超导磁通量子比特耦合通过两个正则共轭自由度（电荷和磁通），以实现非随机哈密顿量。这种耦合可以提高QA处理器的性能，扩展量子模拟的范围。我们进行微波光谱提取电路参数，并表明电荷耦合表现为YY相互作用的计算基础。我们在两量子比特系统的计算基态之间的量子相干振荡中观察到了相消干涉。最后，我们证明了提取的哈密顿量在很宽的参数范围内是非随机的。
2019-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum versus classical annealing: insights from scaling theory and results for spin glasses on 3-regular graphs
我们讨论的伊辛自旋玻璃，其中每个$S=1/2$自旋反铁磁耦合到其他三个自旋（3-正则图）。利用含时横场诱导量子涨落，采用非平衡量子蒙特卡罗模拟研究了量子玻璃化转变的动力学标度。比较的动态指数和其他临界指数与经典（温度驱动）的过渡，我们得出结论，量子退火是效率低于经典模拟退火使系统进入玻璃相。因此，基于量子退火范例的量子计算对于这类问题不如经典的模拟退火。我们还评论了以前的模拟，其中参数随模拟时间而变化，这与这里模拟的真实哈密顿动力学非常不同。
2015-04-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing in Sherrington-Kirkpatrick Spin Glass in Presence of Time-Dependent Longitudinal Field
本文研究含时纵向场下 SK 自旋玻璃的量子退火，通过数值求解含时薛定谔方程发现纵向场退火比恒定纵向场更具优势，并揭示纵向场诱导的遍历性可能是量子退火增强的原因。
2023-12-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Theory of Quantum Annealing of an Ising Spin Glass
最近发现，用量子退火方法探测复杂系统的最低能量构型比经典的热方法更有效。比较随机二维伊辛模型的经典和量子蒙特卡罗退火协议，我们确认量子退火相对于经典退火的优越性。我们还提出了一个量子退火的理论，基于级联的朗道-齐纳隧穿事件。对于经典和量子退火，退火后的剩余能量与退火时间的对数的幂成反比，但是量子情况具有更大的幂，这使得退火更快
2002-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Proof of avoidability of the quantum first-order transition in transverse magnetization in quantum annealing of finite-dimensional spin glasses
Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学大学院人文社会系研究科）
该研究证明了在量子退火中，任何有限维自旋系统中横向磁化不存在量子一阶相变，这一结果适用于自旋玻璃系统，表明量子退火中横向磁化的量子一阶相变不会加剧组合优化问题的难度。
2024-01-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Reaching states below the threshold energy in spin glasses via quantum annealing
Michigan State University（密歇根州立大学）
研究通过量子退火在自旋玻璃模型中实现近似优化，发现其能快速找到低于阈值的能量状态，优于经典退火算法。
2026-03-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Simple Glass Models and their Quantum Annealing
研究了平均场自旋玻璃中的一阶量子相变。我们用初等方法求解了量子随机能量模型，证明了在跃迁时本征态突然投射到未扰动的基态上，并且最低态之间的能隙在系统尺度上呈指数小。我们认为，这是一个通用功能的所有“随机一阶”模型，其中包括基准，如随机可满足性。我们引入了一个两时间瞬子来计算这个间隙，并讨论了量子退火的后果。
2008-09-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Cyclic Quantum Annealing: Searching for Deep Low-Energy States in 5000-Qubit Spin Glass
本文利用D-Wave 5000量子比特处理器验证了迭代循环量子退火算法能快速找到自旋玻璃深度低能态，并揭示了低能景观中连通团簇的幂律分布等复杂结构，为优化算法改进提供指导。
2024-12-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Spin Glass Dynamics on Complex Hardware Topologies: A Bond-Correlated Percolation Approach
该研究采用键关联渗流与FKCK团簇形式体系，探究量子退火硬件相关的Chimera等有限尺寸图上自旋玻璃的非指数弛豫机制，揭示阻挫、无序与拓扑约束的共同作用，为量子退火架构评估提供定量基准。
2025-10-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Performance enhancement of quantum annealing under the Lechner-Hauke-Zoller scheme by non-linear driving of the constraint term
我们分析了量子退火的性能由Lechner，Hauke和Zoller（LHZ）制定，通过该方法，具有全部对全部两体相互作用的哈密顿量被减少到具有局部多体相互作用的相应哈密顿量。平均场分析表明，有问题的一阶量子相变，存在于原来的LHZ配方可以避免，从而实现指数加速，如果我们驱动的系数的多体项，这表示的约束，非线性作为时间的函数。这一结果不仅适用于简单的铁磁模型，而且也适用于自旋玻璃问题，如果自旋玻璃模型中的参数选择适当。
2020-03-27 cond-mat.stat-mech 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
Quantum critical dynamics in a 5000-qubit programmable spin glass
该研究在5000量子比特超导量子退火器上实现自旋玻璃量子临界动力学，通过提取临界指数证明量子退火相比蒙特卡洛随机动力学具有能量降低的标度优势。
2023-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing of Hard Problems
量子退火类似于模拟退火，其中隧穿机制取代了热激活。它的性能已在数值模拟中进行了测试，得出了不同的结论。有一类优化问题，其效率可以使用基于自旋玻璃的统计力学的技术来分析研究。
2009-10-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Performance benefits of increased qubit connectivity in quantum annealing 3-dimensional spin glasses
超导量子计算中的一个重要挑战是需要使用准二维制造工艺来物理耦合许多设备。量子退火处理器的设计和制造的最新进展使得数千个量子比特之间的成对连接性得以增加。这样做的一个好处是能够为每个逻辑自旋使用更少的物理量子位来小嵌入优化问题。在这里，我们证明了这一进展的好处，在最小化的三维自旋玻璃的能量的问题。将上一代D-Wave 2000 Q系统与新的Advantage系统进行比较，我们观察到解决方案时间的缩放得到了改进，并且在多个图嵌入上的一致性得到了改进。
2020-09-26 quant-ph
Quantum versus Classical Annealing of Ising Spin Glasses
量子退火在自旋玻璃问题上的优越性的最有力证据来自于使用量子蒙特卡罗（QMC）方法模拟量子退火与模拟经典退火的比较[G. Santoro等人，Science 295，2427（2002）]。出于实验的可编程量子退火设备，我们重新审视的问题时，量子加速可能是预期的伊辛自旋玻璃问题。我们发现，即使一个更好的缩放相比，模拟经典退火可以实现QMC模拟，这一优势是由于时间离散化和测量是不可能的物理量子退火设备。另一方面，QMC模拟在物理相关的连续时间限制，不显示优越性。我们的研究结果意味着，小心时，使用QMC模拟来评估量子加速潜力，并与最近的论点，没有量子加速应预期的二维自旋玻璃问题是一致的。
2014-11-20 cond-mat.dis-nn quant-ph
Approaching the Ground State of a Quantum Spin Glass using a Zero-Temperature Quantum Monte Carlo
本文用零温量子蒙特卡罗方法研究了无限程$\pm J$ Ising自旋玻璃在横场作用下的退火行为。在模拟方案中，我们表明，量子退火不仅有助于找到一个经典的自旋玻璃的基态，但也可以帮助模拟的基态的量子自旋玻璃，特别是，当横向场是低的，更有效地。
2008-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Quantum wavefunction annealing of spin glasses
提出了一种受量子退火启发的技术，利用密度矩阵重整化群（DMRG）在矩阵积态（MPS）子空间内跟踪给定系统的全波函数，获得自旋玻璃的经典基态。该技术的例子内的问题，获得经典的基态的伊辛自旋玻璃的梯形几何形状。它的性能进行了评估和相关的纠缠熵。
2007-04-17 cond-mat.dis-nn quant-ph
Quantum Annealing and Analog Quantum Computation
我们在这里回顾量子退火的最新成功，即，利用量子涨落优化复杂系统的成本或能量函数。通过研究这些计算困难的问题到经典自旋玻璃问题的映射，在连续的步骤中引入了这个概念。量子自旋玻璃问题的出现与量子涨落的引入，以及退火行为的系统，因为这些波动慢慢减少到零。这为实现模拟量子计算提供了一个通用框架。
2008-03-24 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Noise amplification at spin-glass bottlenecks of quantum annealing: a solvable model
为了更好地了解量子退火的复杂性理论，我们提出并解决了一类自旋系统，其中包含的瓶颈预计将主导量子退火的运行时间，因为它试图解决困难的优化问题。我们发现在这些瓶颈处的噪声放大效应，由此由通量量子比特噪声引起的隧穿速率在$N\to \infty$的极限中与量子比特$N$的数量成比例。通过精确求解非相干退火动力学，我们发现了一个广泛的制度，量子退火机在退出瓶颈时保持在基态的概率接近一半。我们证实了我们的分析与详细模拟的性能的D-Wave 2X量子退火对我们的计算问题。
2019-09-01 quant-ph
Quantum Monte Carlo Annealing with Multi-Spin Dynamics
我们介绍了一种新的模拟量子退火（SQA）算法，它采用了多自旋量子涨落算子。与通常的横场不同，短程双自旋翻转相互作用被包含在驱动哈密顿量中。描述并测试了能够有效模拟大型无序系统的量子蒙特卡罗算法。SQA的第一个应用程序，在一个随机的正方形晶格伊辛自旋玻璃显示，多自旋驱动器的哈密顿改进后，通常的横向场。这项工作铺平了道路，更系统的调查使用多自旋量子波动的更广泛的问题。
2017-01-30 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
Variational optimization of the quantum annealing schedule for the Lechner-Hauke-Zoller scheme
退火时间表是优化的参数中的Lechner-Hauke-Zoller（LHZ）计划的量子退火设计的所有到所有的相互作用的伊辛模型代表通用的组合优化问题。我们适应的变分方法提出的松浦等人。（arXiv：2003.09913）的退火时间表的一项表示约束变量固有的LHZ计划与退火时间表的其他条款保持不变。一个简单的铁磁模型和自旋玻璃问题的数值结果表明，非单调退火时间表优化的剩余能量和最终的基态保真度测量的性能。这种改善并不伴随着显着增加的瞬时能隙，这表明了一个动态的观点，除了静态分析在量子退火的实际相关的非绝热过程的研究的重要性。
2021-03-01 cond-mat.stat-mech 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
Pulsed quantum annealing
我们提出了一个改进的量子退火协议，即。例如，脉冲量子退火（PQA），以便通过在量子退火过程期间施加脉冲来增加成功概率。众所周知，由于Landau-Zener跃迁，常规量子退火的成功概率降低。通过对系统施加脉冲，我们通过优化脉冲参数来调制成功概率，并与传统的量子退火相比提高了成功概率。我们证明了我们的研究结果为一个单一的量子位的数值和分析。分析模型是基于传递矩阵法，它是在良好的协议与完整的数值结果。我们还研究了多量子比特情况下的PQA协议$i. e.,$随机自旋玻璃的情况下，我们提出了一个整体增加的成功概率比传统的量子退火，通过优化脉冲参数。我们的研究结果表明，PQA可以用来设计未来的高性能量子退火机，特别是对于硬的情况下，传统的QA协议表现不佳。
2020-06-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stoquastic simulations of non-stoquastic superconducting flux circuits
Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学学院）；Information Sciences Institute, University of Southern California（南加州大学信息科学研究所）；Department of Physics and Astronomy and Center for Quantum Information Science & Technology, University of Southern California（南加州大学物理与天文学系及量子信息技术科学中心）
本研究通过直接模拟非退相干超导磁通电路，消除了符号问题，挑战了超导磁通电路作为通用绝热量子计算机的可行性。
2026-01-13 quant-ph
A Set of Annealing Protocols for Optimized System Dynamics and Classification of Fully Connected Spin Glass Problems
本研究通过优化LHZ退火架构中的局部场，提出一组固定最优退火协议，在2400个实例上实现平均基态保真度0.9，并将退火时间减少约72%，加速约3.5倍，且可扩展至实验与问题特定优化。
2023-10-16 quant-ph
Viewing Vanilla Quantum Annealing Through Spin Glasses
量子退火有望比目前基于晶体管的计算机技术更快地解决复杂的组合优化问题。尽管迄今为止只有一种商用量子退火机是可获得的，但人们已经可以开始规划这些新型优化机器的应用范围。这些中等规模的可编程模拟专用设备可能会彻底改变优化。然而，它们的颠覆性应用领域还有待发现。虽然量子退火已经超过1000个量子比特，但这里有人认为，如果量子退火真的优于与用于优化和采样应用的高效物理学相结合的专用硅技术，那么具有更好质量的量子比特、更高连通性和更高可调谐性的更小设备可能更适合回答这个问题。
2018-06-19 cond-mat.dis-nn quant-ph
Proposal of a new quantum annealing schedule for studying quantum annealing of transverse field Ising models
最近，Heim、Ronnow、Isakov和Troyer [Science 348（2015）215]报道了在物理相关的连续虚时间限制中，正方形晶格上Ising自旋玻璃模型的蒙特卡罗模拟没有显示出使用横向场的量子退火（QA）相对于经典退火（CA）的优越性。虽然他们所使用的QA调度一直沿用传统的QA调度，但是从数学上讲，QA调度并不能保证所使用的调度是性能优化的最佳QA调度。我们提出了一个新的QA时间表研究基于横向场的量子与经典退火的伊辛模型。本QA时间表利用本文中导出的最小有效横向场。该QA计划是为了比较无横向场系统和具有最小有效横向场的系统而制定的。作为一个例子，我们研究了有限低温下正方晶格上Ising自旋玻璃模型的QA。使用物理相关的连续虚时间限制的蒙特卡罗算法进行。作为模拟结果，我们表现出的QA对CA的优越性时，退火时间是足够的。
2019-06-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum annealing of an Ising spin-glass by Green's function Monte Carlo
提出了一种基于格点格林函数蒙特卡罗（GFMC）的量子退火（QA）方法，并着重讨论了它在横场伊辛自旋玻璃中的应用。特别是，我们研究是否这样的方法是更有效的比路径积分蒙特卡罗（PIMC）基于QA，以及经典的模拟退火（CA），以前测试相同的优化问题。我们确定了重要性抽样的问题，即，作为算法的关键点，具有合理好的（变分）试探波函数的必要性。我们已经考虑了两种可能的试验波函数，一种是平均场单点波函数--其优化是一项非常困难的任务--以及一种类似玻尔兹曼的选择。我们使用这种类似玻尔兹曼的试验波函数进行了GFMC-QA运行，发现剩余能量的结果与CA的结果定性相似（但计算成本要大得多），并且肯定比PIMC-QA差。我们的结论是，目前，没有认真的努力，在构建可靠的重要性采样变分波函数的量子玻璃，GFMC-QA是不是一个真正的竞争对手的PIMC-QA。
2006-08-18 cond-mat.dis-nn quant-ph
Exploring Quantum Annealing Architectures: A Spin Glass Perspective
本文用 Replica-Exchange Monte-Carlo 分析量子退火相关 Ising 图的自旋玻璃转变，发现 D-Wave 的 Chimera、Zephyr、Pegasus 仅具零温自旋玻璃态且经典搜索在临界区成本剧增。
2023-07-24 quant-ph
Quantum Annealing with Antiferromagnetic Transverse Interactions for the Hopfield Model
研究了具有$k$ -体相互作用的广义Hopfield模型在反铁磁横向相互作用下的量子退火.我们的目标是研究反铁磁相互作用的有效性，这被证明可以帮助我们避免纯铁磁系统中有问题的一阶量子相变，在随机系统。我们估计量子退火的效率，通过分析两种情况下，嵌入模式的数量是有限的或广泛的大的相图。有限模式模型的相图表明，至少对于$5 \le k \le 21$，存在避免一级相变的退火路径。对于使用$k=4$和$5$的广泛病例也是如此。相反，对于具有$k=3$的有限模式的情况以及具有$k=2$和$3$的大量模式的情况，不可能避免一阶转换。在$k=2$和扩展图案的情况下，自旋玻璃相阻碍量子退火过程。这些结果表明，具有反铁磁横向相互作用的量子退火对某些随机自旋系统也是有效的。
2015-08-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum annealing for the number partitioning problem using a tunable spin glass of ions
利用量子特性来超越经典的信息处理方式是现代物理学的一个突出目标。量子模拟是一条很有前途的途径，它旨在实现可控量子系统中的相关和计算困难的问题。在这里，我们表明，在一个被困离子设置，与目前的技术，它是可能实现的马蒂斯型自旋模型，表现出自旋玻璃相。值得注意的是，我们的方法产生的玻璃态行为，而不需要任何的无序势，只是通过控制失谐的自旋-声子耦合。应用横向场，该系统可以用于基准量子退火策略，其目的是从顺磁相开始到达自旋玻璃的基态。在声子共振附近，问题映射到数划分上，并且可以实现经典难以解决的实例。
2016-11-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Error correction for encoded quantum annealing
最近，Lechner，Hauke和Zoller [Science Advances，1（9）e1500838，（2015）]提出了一种量子退火架构，其中具有全对全连接性的经典自旋玻璃由具有几何局部相互作用的自旋玻璃模拟。我们解释这种架构作为一个经典的纠错码，这是非常强大的弱相关位翻转噪声，我们分析了代码的性能使用置信传播解码算法。我们的观察结果也适用于更一般的编码方案和噪声模型。
2016-04-27 quant-ph
Retrieving the ground state of spin glasses using thermal noise: Performance of quantum annealing at finite temperatures
我们研究的问题来推断的基态的自旋玻璃哈密顿量使用的数据从另一个哈密顿量的相互作用干扰的噪声从原来的哈密顿量，激发在量子退火的基态推断噪声设备。结果表明，当噪声系统的温度保持在一个有限值时，推断的自旋组态与真实基态之间的平均汉明距离最小，而不是零温度.我们提出了一个自旋玻璃推广的一个既定的结果，基态的纯铁磁哈密顿量是最好的推断在有限的温度下的意义上最小的汉明距离时，原来的铁磁相互作用被噪声干扰。我们使用数值转移矩阵方法建立一个最佳的有限温度在一维和二维系统的存在性。我们的数值结果得到了平均场计算的支持，给出了最佳温度的显式表达式，以推断自旋玻璃基态作为原始相互作用和噪声的分布的方差的函数。平均场的预测与数值数据定性一致。讨论了量子退火后处理对噪声器件的影响。
2016-09-03 cond-mat.dis-nn quant-ph
Glassy Chimeras could be blind to quantum speedup: Designing better benchmarks for quantum annealing machines
最近，一个可编程的量子退火机已经建成，最大限度地减少成本函数的硬优化问题的量子涨落淬火。不同研究小组进行的测试表明，这台机器似乎确实利用了量子效应。然而，对一类随机键实例的实验尚未证明其优于传统计算机硬件上的经典优化算法。在这里，我们提出的证据，为什么这可能是这种情况。这些工程量子退火机有效地操作耦合到一个去肩热浴。因此，我们研究有限温度临界行为的标准基准问题，用于评估这些复杂的机器的计算能力。我们模拟了无规键伊辛模型和自旋玻璃与双峰和高斯无序的D波嵌合体拓扑结构。我们的研究结果表明，虽然在奇美拉图上找到伊辛自旋玻璃的基态的最坏情况的复杂性不是多项式，但有限温度相空间可能相当简单：奇美拉上的自旋玻璃只有零温度转变。这意味着在Chimera图上使用自旋眼镜的基准优化方法可能不是测试量子加速的最佳基准问题。我们提出了替代基准嵌入可能更难的问题的嵌合体拓扑结构。最后，我们还研究了随机键伊辛模型在Chimera图上的（重入）无序-温度相图，并证明了有限温度铁磁相在反铁磁键高达19.85（15）%时是稳定的。超过该阈值，系统仅显示零温度自旋玻璃相。因此，我们的研究结果表明，在构建量子退火机时，仔细设计硬件架构和基准问题是关键。
2014-04-11 cond-mat.dis-nn quant-ph
Seeking Quantum Speedup Through Spin Glasses: The Good, the Bad, and the Ugly
在量子退火器件的设计和构造方面已经取得了相当大的进展。然而，尽管进行了多次仔细的研究，但量子加速比传统硅基机器的结论性检测仍然难以捉摸。在这项工作中，我们概述了策略，设计硬可调的基准实例的基础上的见解，从研究的自旋玻璃-原型随机基准问题的新算法和优化设备。我们建议补充头对头缩放研究，比较量子退火机与最先进的经典代码的方法，比较不同算法和/或计算架构在不同类别的计算困难的可调自旋玻璃实例的性能。这种方法的优点在于，当实例复杂度增加时，只需要比较给定算法和/或架构所感受到的性能冲击。此外，我们提出了一种方法，可能不会直接转化为量子加速的检测，但可能会阐明量子退火是否具有“量子优势“，比相应的经典算法，如模拟退火。我们在496量子位D-Wave Two量子退火设备上的结果与最近使用的最先进的热模拟退火代码进行了比较。
2015-09-02 cond-mat.dis-nn quant-ph
Learning-Driven Annealing with Adaptive Hamiltonian Modification for Solving Large-Scale Problems on Quantum Devices
本研究提出学习驱动退火（LDA）框架，通过自适应修正问题哈密顿量聚焦低能演化，构建的混合量子-经典求解器在5580量子比特自旋玻璃问题上性能优于多种经典与量子算法，推动实用量子计算发展。
2025-10-23 quant-ph
Analytical solution for nonadiabatic quantum annealing to arbitrary Ising spin Hamiltonian
伊辛自旋哈密顿量经常被用来在它们的基态中对计算问题进行编码。量子退火（QA）计算通过实现从易于准备的初始状态到量子自旋的目标伊辛哈密顿量（$H_I$）的低能状态的缓慢的时间依赖性演化来搜索这样的状态。在这里，我们指出对于超出QA绝热限制的任意$H_I$，此类问题存在解析解。这种解决方案提供了洞察非绝热计算的准确性。我们的QA协议在伪绝热制度导致非绝热激发的单调幂律抑制与QA的时间$T$，没有任何签名的过渡到玻璃相，这通常是由对数能量松弛的特点。这一行为表明，在经典和量子自旋玻璃的能量弛豫可以有很大的不同，当它是由外部时间相关的字段辅助。在$H_I$的特定情况下，该解决方案还显示出相当大的量子加速计算。
2022-04-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimizing Schedules for Quantum Annealing
经典和量子退火是两种启发式优化方法，通过缓慢降低热或量子波动来搜索最优解。优化退火时间表对于经典退火、量子退火和其他算法之间的性能和公平比较都很重要。在这里，我们提出了一个启发式的量子退火退火时间表的优化方法，并将其应用到三维伊辛自旋玻璃问题。我们发现，如果经典和量子退火时间表同样优化，经典退火优于量子退火这些问题时，考虑到在缓慢退火中获得的剩余能量。然而，当执行许多重复的快速退火时，模拟量子退火被认为优于经典退火。
2017-05-01 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
Scaling Advantage in Approximate Optimization with Quantum Annealing
本文通过量子退火校正（QAC）在D-Wave Advantage上实现超过1300个逻辑量子比特，首次证明量子退火在近似优化中相对经典算法PT-ICM具有规模化优势。
2024-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing Algorithms for Estimating Ising Partition Functions
Tongji University（同济大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Tsinghua University（清华大学）；Lanzhou University（兰州大学）
本文提出一种结合反向量子退火与优化非平衡初始分布的量子协议，有效抑制估计方差，降低计算复杂度，适用于近 term 量子设备。
2026-03-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Exploring Replica Symmetry Breaking and Topological Collapse in Spin Glasses with Quantum Annealing
利用量子退火技术，研究Spin玻璃中复制对称破缺与拓扑崩溃现象，验证RSB理论并揭示复杂性的拓扑基础。
2025-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Computational hardness of spin-glass problems with tile-planted solutions
我们调查的计算硬度自旋玻璃实例上的正方形晶格，通过最近推出的可调和可扩展的方法种植解决方案。该方法依赖于分区的问题图到边缘不相交的子图，和种植受挫，基本的子问题，共享一个共同的本地基态，这保证了整个问题的基态是已知的先验。使用人口退火蒙特卡罗，我们比较了典型的硬度的问题类在一个大区域的多维调谐参数空间。我们的研究结果表明，这些问题有很宽的可调硬度范围。此外，我们观察到硬度相空间中的多个跃迁，我们进一步证实了模拟退火和模拟量子退火。通过研究这些种植系统的热力学性质，我们证明，更硬的样品进行磁有序转变，这也是最终负责观察到的硬度转变上改变样品的组成。
2020-02-28 cond-mat.dis-nn quant-ph
Heavy tails in the distribution of time-to-solution for classical and quantum annealing
对于许多优化算法，解决问题的时间不仅取决于问题的大小，还取决于具体的问题实例，并且可能会有许多数量级的变化。然后，有必要研究整个分布，特别是它的尾部。在这里，我们分析了随机伊辛自旋玻璃的情况下，模拟退火和模拟量子退火（路径积分量子蒙特卡罗）的退火时间的分布。我们发现幂律分布具有非常重的尾部，对应于极其困难的情况，但模拟量子退火的分布范围要宽得多-因此在困难的情况下性能更差-比模拟退火。快速、非绝热的退火时间表可以将模拟量子退火在非常困难的情况下的性能提高许多数量级。
2015-04-29 quant-ph
Quantum annealing with a nonvanishing final value of the transverse field
本文研究了如何利用偏离初始相互作用的自旋玻璃哈密顿量的信息来推断其初始基态的问题。我们的动机来自于一个真实设备上的量子退火，其中相互作用的值被噪声降低。我们数值计算表明，准一维系统的原始基态和推断的自旋态之间的汉明距离最小化时，我们停止的过程中的横向场的振幅达到零之前，在传统的处方。这个结果意味着有限的量子涨落至少在一定程度上补偿了噪声的影响。使用无限程平均场模型的分析计算支持我们的结论定性。
2017-10-10 quant-ph
Adiabatic Bottlenecks in Quantum Annealing and Nonequilibrium Dynamics of Paramagnons
本文利用非平衡格林函数方法分析量子退火路径上的统计涨落与集体激发，并以量子 Sherrington-Kirkpatrick 自旋玻璃为例，揭示了实例特定的绝热瓶颈。
2024-08-02 cond-mat.dis-nn quant-ph
A small-world search for quantum speedup: How small-world interactions can lead to improved quantum annealer designs
有许多因素影响量子退火处理单元的设计。在这里，我们从自旋玻璃的临界行为的角度来解决改进量子退火处理单元设计的问题。有人认为[Phys.Rev.X4，021008（2014）]，在最困难的伊辛自旋玻璃基态问题中，那些与表现出有限温度自旋玻璃转变的晶格相关的问题。在这里，我们表明，在本地准平面量子处理单元图的量子位（自旋）之间添加小世界耦合器的结果在拓扑结构中，无序伊辛系统可以进行有限温度的自旋玻璃转变，即使当伊辛自旋玻璃上的准平面本地图不显示在任何有限温度下转变成玻璃相。为了确保这些系统可以与当前的制造技术，使用大规模的蒙特卡罗模拟，我们证明了高度约束的系统限制到几个制造层，并与固定的耦合器角度也可以表现出有限温度的自旋玻璃化转变。这表明，这些系统可能是平均场，这也意味着嵌入高度非平面的问题可能会被简化相比，底层的原生拓扑结构。我们的研究结果表明，使用准平面嵌合体拓扑结构目前使用的D-波系统公司。量子退火机，以及标准的二维正方形晶格。该方法可以推广到其他拓扑结构。
2018-11-02 cond-mat.dis-nn quant-ph
Greedy parameter optimization for diabatic quantum annealing
量子计算需要更短的处理时间以最小化噪声的影响。我们提出了一个简单的程序，以变分确定一组参数的横向场伊辛模型的量子退火附加沿$y$轴的字段。该方法包括贪婪优化的符号的系数的$y$字段项的基础上的输出短退火过程。我们测试的想法在铁磁系统的所有到所有的耦合和自旋玻璃问题，并发现该方法优于传统形式的量子退火和模拟退火的成功概率和时间的解决方案，特别是在较短的退火时间的情况下，实现了提高性能的目标，同时避免噪音。非随机$σ^y$项可以通过自旋空间中的旋转来消除，从而导致随机横场伊辛模型中系数的非平凡非绝热控制，这对于实验实现可能是可行的。
2022-12-07 quant-ph
Advantages of Unfair Quantum Ground-State Sampling
自二十年前Kadowaki和Nishimori开始该领域以来，围绕量子退火机相对于经典退火机的潜在优势的争论一直在进行。该领域最近的技术突破，导致量子退火优化器的实验原型的制造，其尺寸接近实际范围，重新引发了这一讨论。然而，量子退火加速的演示直到今天仍然是一个难以捉摸的目标。在这里，我们研究量子退火机的功率，以提供一种不同类型的量子增强的实际意义，即，他们的能力，作为有用的采样器从组合优化问题的基态流形。我们研究，无论是通过模拟理想的随机和非随机的量子退火过程的数值，和实验，使用市售的量子退火处理器，量子退火机的能力不同的自旋玻璃的基态样品比经典的热采样器。我们证明了：i）量子退火机一般对自旋玻璃的基态流形的采样与热优化器非常不同，ii）驱动退火过程的量子涨落的性质对基态的最终分布具有决定性影响，iii）实验量子退火机对基态流形的采样与热量子退火机和理想量子退火机显著不同。我们说明了如何量子退火可以作为强大的工具时，补充标准的采样算法。
2017-05-05 quant-ph
Hybrid Quantum Annealing via Molecular Dynamics
提出了一种新的量子-经典混合方案来有效地求解大规模组合优化问题。关键概念是引入与横场伊辛模型量子自旋相关的经典通量变量的哈密顿动力学。经典通量的分子动力学可以作为一个强有力的预条件子，为量子退火器挑选出冻结和矛盾的自旋。采用MAX-CUT和伊辛自旋玻璃问题的性能和准确性，我们的光滑杂交相比，标准的经典算法（禁忌搜索和模拟退火）证明。
2021-04-19 cond-mat.stat-mech hep-ph nucl-th
Quantum annealing in SU(3) multiplet space with nonlocal drivers
该研究提出基于\(\mathfrak{su}(3)\)代数的量子退火理论框架，用于克服崎岖能量景观中的一阶跃迁。通过数值研究具有两个量子驱动的哈密顿量，发现可规避能隙闭合，且\(\mathfrak{su}(3)\)驱动在达到全局最小值上更有效。
2026-07-16 quant-ph
Spin Glass: A Bridge between quantum computation and statistical mechanics
我们展示了介于量子信息处理和统计力学之间的两个迷人的主题。首先，我们介绍了一个精心制作的技术，表面码，准备特定的量子态与退相干的鲁棒性。其次，我们展示了另一种有趣的技术，采用量子性质，量子退火。通过这两个主题，我们将揭示量子力学和统计力学之间的交叉领域的诞生。
2012-04-24 cond-mat.dis-nn quant-ph
Linear-time classical approximate optimization of cubic-lattice classical spin glasses
NTT Research, Inc.（NTT研究所）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了立方晶格经典自旋玻璃的近似优化问题，证明线性时间经典元启发式方法可作为量子加速的上界，并鼓励开发更高效的启发式算法。
2026-01-25 cond-mat.dis-nn quant-ph
