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
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
Assessment of Quantum Annealing for the Construction of Satisfiability Filters
S. A. Weaver等人在2014年提出的，是一种新的有前途的过滤器类型，用于解决集合成员测试。为了构造可满足性过滤器，需要找到硬随机$k$ -SAT问题的不同解。本文比较了模拟退火，模拟量子退火和walkSAT，一个开源的SAT求解器，在他们找到这样的解决方案的能力。结果表明，通过模拟量子退火找到的解决方案通常比通过其他求解器找到的解决方案差异较小，因此对于可满足性过滤器的构建不太有用。
2017-04-05 quant-ph
Quantum Annealing and the Satisfiability Problem
效用可满足性（SAT）作为一个应用集中的硬计算问题是公认的。我们探索量子退火的潜力，以提高经典的SAT解决方案，特别是从所有可能的解决方案的空间采样是感兴趣的。我们解决SAT问题的制定，使他们适合商业量子退火，在其实施的实际问题，以及如何得到的量子求解器的性能相比，并补充经典的SAT求解器。
2016-12-21 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
Quantum annealing for hard 2-SAT problems : Distribution and scaling of minimum energy gap and success probability
近年来，量子退火已经获得了作为解决各种优化问题的一个有前途的候选人的地位。利用一组多达18个变量的2-SAT问题，分析了量子退火算法的标度复杂性，研究了最小能隙和成功概率的分布.我们扩展了标准量子退火哈密顿量的分析，通过引入一个额外的术语，触发哈密顿量，它可以是两种类型：铁磁和反铁磁。我们使用这些触发哈密顿研究他们的成功概率解决选定的2-SAT问题的影响。我们发现，尽管标准和修改的量子退火哈密顿量的运行时间的缩放是指数的，但在添加触发哈密顿量的情况下的缩放常数可以显著更小。此外，对触发哈密顿量和退火时间的某些选择可以导致比模拟退火更好的缩放。最后，我们还使用D-Wave Systems Inc.的量子退火机。研究它们在求解2-SAT问题时的性能，并与仿真结果进行比较。
2022-01-31 quant-ph
Quantum annealing with anneal path control: application to 2-SAT problems with known energy landscapes
我们研究了D-Wave 2000 Q量子退火机上提供的一种新的用户控制功能--每个量子位的退火路径控制对量子退火性能的影响，通过数值求解用于模拟退火问题的含时哈密顿量的含时薛定谔方程来解决优化问题。退火路径控制，从而建模为一个修改的线性退火方案，导致在一个先进的和滞后的计划。所考虑的优化问题是具有12个布尔变量、已知唯一基态和高度简并的第一激发态的2-SAT问题。我们表明，调整退火路径控制可以导致扩大的最小光谱间隙的一个或两个数量级和增强的成功概率找到的最优化问题的解决方案。我们仔细检查各种迭代方法的基础上的自旋flopppiness，平均自旋值，和平均能量，并描述他们的性能，提高量子退火过程。
2018-10-04 quant-ph
Comparative Studies of Quantum Annealing, Digital Annealing, and Classical Solvers for Reaction Network Pathway Analysis and mRNA Codon Selection
本研究评估了QUBO求解器在反应网络路径分析和mRNA密码子选择两个组合优化问题中的效用，结果表明经典MIP/CP求解器（尤其是Gurobi和CP-SAT）在求解时间和最优性上优于量子退火和数字退火方法。
2025-11-04 quant-ph
Quantum annealing inspired algorithms for the NISQ Era
Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Modular Supercomputing and Quantum Computing, Goethe University Frankfurt（法兰克福歌德大学模块化超算与量子计算）；Department of Computer Science, University of Cologne（科隆大学计算机科学系）
本文研究了适用于NISQ时代的受量子退火启发的算法，分析了近似量子退火并提出演化哈密顿量量子优化方法，通过参数扫描和数值模拟展示其在改进变分量子优化中的有效性。
2026-04-28 quant-ph
Lower Bounds on Quantum Annealing Times
本文推导了绝热区域之外成功执行量子退火所需时间的下界，该下界在三个已知快速退火方案模型中渐近饱和并证明其具有最优标度，同时揭示了量子相干性是快速退火的计算资源。
2023-04-05 quant-ph
Optimizing Quantum Annealing Schedules with Monte Carlo Tree Search enhanced with neural networks
量子退火是一种在现实世界中近似实现绝热量子计算模型的实用方法。绝热算法的目标是在退火路径的末端准备问题编码哈密顿量的基态，这通常通过缓慢地驱动量子系统的动力学演化来实现。适当优化的退火时间表通常会显着加快计算过程。受DeepMind的AlphaZero等深度强化学习最近取得的成功的启发，我们提出了一种蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法及其增强版本，我们将其命名为QuantumZero（QZero），以在混合量子经典框架中自动设计退火时间表。MCTS和QZero算法在发现有效的退火时间表方面都表现得非常好，即使我们在这项研究中考虑的3-SAT例子的退火时间很短。此外，神经网络的灵活性使我们能够应用迁移学习技术来提高QZero的性能。我们在基准研究中证明，MCTS和QZero在设计退火时间表方面比其他强化学习算法更有效。
2022-01-12 quant-ph
A cross-disciplinary introduction to quantum annealing-based algorithms
量子计算的中心目标是开发量子硬件和量子算法，以分析具有挑战性的科学和工程问题。量子计算的研究涉及物理学和计算机科学的贡献，因此本文简要介绍了两个领域的基本概念，用于基于退火的量子计算，一种替代更熟悉的量子门模型。我们从计算机科学中引入了一些概念，这些概念需要定义困难的计算问题，并实现量子算法的潜在相关性，以找到这些问题的新解决方案。我们介绍了量子退火算法的结构，以及这种算法的两个例子，解决的最大SAT和最小多割问题的实例。还介绍了由D-Wave Systems制造的量子退火系统的概述。
2018-03-09 quant-ph
Boosting quantum annealing performance through direct polynomial unconstrained binary optimization
本文提出利用高阶PUBO替代QUBO表述优化问题以节省量子比特，并在3-SAT基准中发现其最小能隙标度可能带来指数级更快的退火时间，从而提升量子退火的资源效率与速度。
2025-04-28 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
Many-body transverse interactions in the quantum annealing of the p-spin ferromagnet
研究了简单$p$体无限程铁磁伊辛模型的量子退火性能。特别是，我们推广的横向反铁磁相互作用所提出的关和西森作为一个量子驱动器的多体横向相互作用，以了解如果两体相互作用是必不可少的，让系统，以避免麻烦的一阶量子相变。我们的结论是，一般的多体相互作用是有效的，让系统的发展，只有通过二级转变，只要一些次要的条件得到满足。本文还讨论了新驱动项的基态波函数与目标基态的重叠是否是成功的关键因素。
2012-10-10 quant-ph
Application of Quantum Annealing to Nurse Scheduling Problem
本研究利用D-Wave 2000Q量子退火设备解决带硬约束的护士排班问题，通过新颖的伊辛型哈密顿量建模，实验表明量子退火能获得满意解，且反向退火可显著提升解质量，证实其实际应用潜力。
2019-06-17 quant-ph
Dynamic Asset Allocation with Expected Shortfall via Quantum Annealing
量子硬件的最新进展提供了新的方法来解决各种优化问题，这些问题在采用经典算法时可能计算昂贵。我们提出了一个混合量子经典算法来解决一个动态资产配置问题，其中指定的目标回报和目标风险度量（预期缺口）。我们提出了一个迭代算法，将目标收益率作为约束条件，在Markowitz投资组合优化模型，并动态调整目标收益率，以满足目标的预期缺口。Markowitz优化被表述为二次无约束二元优化（QUBO）问题。使用预期短缺风险指标能够对极端市场事件进行建模。我们使用真实世界的金融数据比较了D-Wave的2000 Q和Advantage量子退火机的结果。这两种量子退火器都能够生成具有经典最优解的80%以上回报的投资组合，同时满足预期的不足。我们观察到，在相关性较高的资产上进行的实验往往表现更好，这可能有助于在短期内设计实际的量子应用。
2023-03-21 quant-ph
Mapping constrained optimization problems to quantum annealing with application to fault diagnosis
目前的量子退火（QA）硬件受到实际限制，如有限的温度，稀疏连接，小量子位数和控制误差。我们提出了新的算法映射到QA硬件缓解这些限制的布尔约束满足问题（CSP）。特别是，我们开发了一个新的嵌入算法映射到一个硬件伊辛模型的CSP与一个固定的稀疏集的相互作用，并提出了两个新的分解算法解决问题太大，直接映射到硬件。映射技术是本地结构化的，硬件兼容的伊辛模型生成的每个问题的约束，和变量出现在不同的约束链接在一起使用铁磁耦合。相反，全局嵌入技术为所有约束生成与硬件无关的伊辛模型，然后使用小嵌入算法来生成与硬件兼容的伊辛模型。我们给出了一类CSP的例子，其中D-Wave的QA硬件使用局部映射技术的缩放性能明显优于全局嵌入。通过将D-Wave的硬件应用于基于电路的故障诊断，验证了该方法的有效性。对于直接嵌入的电路，我们发现硬件通常能够使用1000 N个样本从大小为N的最小故障诊断集中找到所有解决方案，使用的退火速率比领先的基于SAT的采样方法快25倍。此外，我们应用分解算法来找到最小基数故障的电路，是5倍以上，可以直接解决当前的硬件。
2016-03-10 quant-ph
Goldilocks Probes for Noisy Interferometry via Quantum Annealing to Criticality
量子退火被探索为量子信息的资源，超越了经典的组合问题的解决方案。作为一个强大的干涉探针的发电机设想，我们研究的$N>> 1$均匀耦合自旋受横向磁场的哈密顿量。离散多体问题被映射到一个单一的一维粒子在一个连续的潜力的动力学。这揭示了基态的所有定性特征，超出了典型的平均场或大的经典自旋模型。它明确地说明了一个优雅的翘曲从纠缠的单峰到双峰基态的相变区域。过渡的“Goldilocks”探针具有宽度为$N^{2/3}$的分量分布，并且表现出在退相干环境中增强相位估计的特性。在现实的本地噪声和集体失相的存在下，我们发现这种探测状态渐近饱和的最终精度界限计算先前。通过减少横向场的几何学，金发姑娘探针准备提前的最小间隙瓶颈，允许退火时间表被终止“早”。在$N$中，探针制备的绝热时间复杂度是线性的
2016-02-28 quant-ph
Quantum Annealing: a journey through Digitalization, Control, and hybrid Quantum Variational schemes
我们建立并讨论了量子退火（QA）的数字化版本与Farhi等人（arXiv：1411.4028）引入的量子近似优化算法（QAOA）之间的一些联系。我们介绍了一种技术，允许证明，例如，严格的约束QAOA的性能MaxCut的$2$ -正则图，相当于一个未受挫的反铁磁伊辛链。该界表明，深度- $\mathrm{P}$量子线路的最优变分误差必须满足$ε^\mathrm{res}_{\mathrm{P}}\ge (2\mathrm{P}+2)^{-1}$ .在另一项工作中（Mbeng等人，arXiv：1911.12259），我们已经明确表明，利用乔丹-维格纳变换，在$2^{\mathrm{P}}$退化变分最小值，可以找到这个问题，所有严格满足等式$ε^\mathrm{res}_{\mathrm{P}}=(2\mathrm{P}+2)^{-1}$，可以构建一个特殊的{ \em定期}最优解，这是计算上最优的，不需要任何先验知识的频谱间隙。我们在这里明确表明，这样的时间表是绝热的，在数字化的意义上，因此可以被解释为一个优化的数字化QA协议。我们还讨论和比较我们的剩余能量的约束上的Kibble-Zurek机制背后的连续时间QA著名的结果。这些发现有助于阐明数字化QA，QAOA和最佳量子控制之间的密切关系。
2019-12-09 quant-ph
Quantum annealing with error mitigation
量子退火是计算问题哈密顿量基态能量的有效方法之一。在没有噪声干扰的情况下，如果绝热条件满足，QA可以精确地估计基态能量。然而，在实际的物理实现中，系统遭受退相干。另一方面，人们对噪声中尺度量子计算（NISQ）的研究也付出了很大的努力。对于实际的NISQ计算，已经设计了许多误差减轻（EM）方法来去除噪声影响。在本文中，我们提出了一个QA策略结合EM方法称为双态纯化，以抑制退相干的影响。我们的协议包括四个部分：传统的动力学，单量子位投影测量，对应于第一动力学的逆映射的哈密顿动力学，以及测量结果的后处理。重要的是，我们的协议在没有两个量子比特门的情况下工作，因此我们的协议适用于为实际QA设计的设备。我们还提供了数值计算表明，我们的协议导致一个更准确的估计地面能量比传统的QA下退相干。
2022-10-17 quant-ph
Low Rank Non-Negative Matrix Factorization with D-Wave 2000Q
在这篇文章中，我们想展示新的D-Wave量子退火机D-Wave 2000 Q在处理现实世界问题方面的有效性。特别是，它示出了量子退火过程是如何能够找到全局最优，即使在不直接涉及二进制变量的问题的情况下。在这项工作中解决的问题如下：采取矩阵V，找到两个矩阵W和H，使得V和矩阵乘积WH之间的范数尽可能小。这项工作的灵感来自O 'Malley的文章[1]，其中作者提出了一个算法来解决与我们非常相似的问题，但是矩阵H仅由二进制变量构成。在我们的例子中，两个矩阵W或H都不是二元矩阵。特别地，因子分解预见矩阵W由0和1之间的实数组成，并且其行的和等于1。与这种类型的因式分解相关联的QUBO问题生成由许多局部最小值组成的势。我们表明，简单的前向退火技术是不足以解决这个问题。新的D-Wave 2000 Q引入了新的解决方案优化技术，包括反向退火。反向退火允许从用户选择的点开始探索配置空间，例如通过先前的正向退火获得的局部最小值。在这篇文章中，我们提出了一个算法的基础上的反向退火技术（我们称之为自适应反向退火）能够达到全局最小值，即使在QUBO问题的情况下，经典的正向退火，或不受控制的反向退火，不能达到满意的解决方案。
2018-08-27 quant-ph
Minimizing minor embedding energy: an application in quantum annealing
量子退火的一个重大挑战是将现实世界的问题映射到有限连接的硬件图上。如果问题图的最大度超过硬件图的最大度，则采用较小嵌入，其中每个逻辑量子比特被映射到物理量子比特树。树中物理量子位之间的成对相互作用被设置为具有一定耦合强度$F<0$的铁磁。在这里，我们解决的问题，什么值$F$应该采取，以最大限度地提高概率，退火找到正确的基态的伊辛问题。每个逻辑量子比特的$|F|$的总和被定义为较小的嵌入能量。我们证实实验的基态概率最大化时，较小的嵌入能量最小化，受约束，没有域壁出现在与每个嵌入的逻辑量子比特相关联的每棵树的物理量子比特。我们进一步开发了一个分析下界$|F|$，满足这个约束，并表明它是一个更严格的约束比以前推导出的崔（量子信息。
2019-05-08 quant-ph
Quantum Annealing-Based Software Components: An Experimental Case Study with SAT Solving
量子计算机有可能比经典计算机更有效地解决问题。虽然第一个商业原型已经可用，但这种机器在实际应用中的性能仍有待探索。量子计算机不会完全取代经典计算机，而是作为特定问题的加速器。这需要将量子计算原语集成到现有的应用程序中。在本文中，我们进行了一个案例研究如何增强现有的软件与量子计算原语的布尔可满足性问题（SAT）实现使用量子退火（QA）。我们讨论了量子组件的相关质量措施，并表明，数学上等价的，但结构上不同的方式转换SAT的QA可能会导致这些品质的实质性差异。我们认为，工程师需要意识到（以及哪些）细节，尽管它们在传统的软件工程中可能不太相关，但在量子计算中需要相当多的关注。
2020-05-11 cs.ET quant-ph
A real world test of Portfolio Optimization with Quantum Annealing
在这篇文章中，我们描述了一个使用二次无约束二元优化（QUBO）公式进行投资组合优化的实验。我们使用的数据集取自现实世界的问题，目前已在生产中部署并使用经典解决方案。在这项工作中，在Raiffeisen银行国际（RBI）和回复之间的合作进行，我们推导出一个QUBO公式，我们使用各种方法解决：两个D-Wave混合求解器，将量子退火机的使用与经典方法相结合，以及一个纯粹的经典算法。特别关注的是实施的约束，要求得到的投资组合的方差低于指定的阈值，其表示在伊辛模型是不简单的。我们发现令人满意的结果，与精确的经典策略所获得的全局最优值一致。然而，由于调整的QUBO参数是至关重要的优化，我们调查的混合方法，允许自动调整。
2023-03-22 quant-ph
Architectural considerations in the design of a third-generation superconducting quantum annealing processor
早期的超导量子退火处理器为研究可扩展的量子计算技术的性能提供了有价值的平台。这些研究直接为我们设计下一代处理器提供了依据。我们这一代的设计优先事项包括增加每量子位连接性，与前几代类似的问题哈密顿能量尺度，减少哈密顿规范错误，以及增加处理器规模，这也使编程和读出时间固定或减少。在这里，我们讨论的具体创新，导致处理器架构，满足这些设计优先级。
2021-08-05 quant-ph
Virtual Screening of Chemical Space based on Quantum Annealing
本文提出利用量子退火器作为采样器生成数据，以提取材料属性的特征重要性，并据此虚拟筛选化学空间，将候选分子缩减至不足1%，从而加速新材料研发。
2023-07-12 quant-ph
Quantum-classical hybrid algorithm using quantum annealing for multi-objective job shop scheduling
针对大规模多目标作业车间调度问题，提出一种将其分解为资源分配与任务调度的量子-经典混合算法，相比传统方法在解质量和计算效率上均有提升。
2025-11-05 quant-ph
Reinforcement Quantum Annealing: A Quantum-Assisted Learning Automata Approach
University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
我们介绍了强化量子退火（RQA）计划，其中智能代理与量子退火机，扮演学习自动机的随机环境的作用，并试图迭代地找到更好的伊辛哈密顿为给定的问题的兴趣。作为一个概念验证，我们提出了一种新的方法，减少了NP完全问题的布尔可满足性（SAT），以最大限度地减少伊辛哈密尔顿算子，并展示了如何应用RQA增加找到全局最优的概率。我们在两个不同的基准SAT问题（即分解伪素数和随机SAT与相变）上的实验结果，使用D-Wave 2000 Q量子处理器，表明RQA发现了更好的解决方案，更少的样本，与量子退火领域的最先进的技术相比。
2020-01-01 cs.AI cs.LG quant-ph
CubeSat single-photon detector module for investigating in-orbit laser annealing to heal radiation damage
本文开发了一种立方星规格的模块，可对四个硅SPADs进行激光和热退火，并通过地面模拟空间环境测试验证了在轨激光退火修复质子辐射损伤、降低暗计数率的可行性，为未来星载量子接收器任务奠定基础。
2024-12-29 physics.ins-det quant-ph
Constrained quantum annealing of graph coloring
我们研究了一种基于实时量子动力学的量子退火方法用于图着色。在这种方法中，驱动哈密顿量的选择，使约束自然满足没有惩罚条款，和希尔伯特空间的维数大大减少。由驱动哈密顿量和问题哈密顿量组成的总哈密顿量类似于一个无序的量子自旋链。图着色问题哈密顿量的基态是退化的。这种简并性是有利的，并且是这种方法的特征。在一个小系统中的实时量子模拟展示了有趣的结果，并提供了一些洞察量子退火。
2018-07-17 cond-mat.dis-nn quant-ph
Error Reduction in Quantum Annealing using Boundary Cancellation: Only the End Matters
量子力学的绝热定理指出，对于某个正的常数$C$，含时哈密顿量的瞬时本征态与持续时间$τ$的量子演化给出的态之间的误差的上界为$C/τ$。几十年来，人们已经知道，如果哈密顿算子在演化的开始和结束时具有直到$k$阶的消失导数，则该误差可以减少到$C_{k}/τ^{k+1}$。在这里，我们将这一结果扩展到开放系统所描述的一个依赖于时间的Liouvillian超算子。我们发现，同样的结果成立的Liouvillian提供消失的衍生物，以$k$只在年底的演变。这种不对称性可归因于开放系统演化中固有的时间箭头。我们进一步研究是否有可能满足所需的假设，仅控制系统，所需的现实实现。令人惊讶的是，我们发现答案是肯定的。我们建立这一严格的设置中的Davies-Lindblad绝热主方程，并在两个不同的时间依赖的Redfield型主方程，我们推导出的设置数值。结果表明，相对于制备中的缺陷是稳定的。最后，我们证明了在完全哈密顿模型中，结果也成立。
2018-06-16 quant-ph
Localization in the constrained quantum annealing of graph coloring
约束量子退火（英语：Constrained quantum annealing，CQA）是一种量子退火方法，它被设计为满足约束条件而不需要惩罚项。图着色的CQA模型与一组无序自旋链之间存在类比。在图着色的CQA模型中，无序对应于在CQA过程中增加的有效局部场的波动。数值模拟的有效场和纠缠演示如何出现在CQA的本地化。一些显着的特点出现在并发，这是一个衡量纠缠，绘制作为有效场的波动的函数。
2020-03-02 cond-mat.dis-nn quant-ph
Quantum Circuit Transformation Based on Simulated Annealing and Heuristic Search
量子算法设计通常假设可以访问具有理想特性的完美量子计算机，如完全连通性，无噪声和任意长的相干时间。然而，在噪声中尺度量子（NISQ）器件中，量子比特的数量是高度有限的，并且量子操作误差和量子比特相干性是不可忽略的。此外，量子处理单元（QPU）中物理量子比特的连通性也受到严格限制。因此，必须插入像SWAP门的附加操作以满足该约束，同时保留原始电路的功能。这个过程被称为量子线路变换。增加额外的门将增加量子线路的尺寸和深度，并因此导致量子线路的性能的进一步衰减。因此，最大限度地减少增加的门的数量是至关重要的。在本文中，我们提出了一种有效的方法来解决这个问题。我们首先使用模拟退火选择一个初始映射，它适合与输入电路，然后，与一个启发式的成本函数的帮助下，逐步应用最佳选择的SWAP门，直到电路中的所有量子门可以执行。我们的算法运行在时间多项式中的所有参数，包括输入电路的大小和量子比特数，以及QPU中的量子比特数。它的空间复杂度是QPU中的边的数量的二次方。广泛的现实电路上的实验结果证实，所提出的方法是有效的，可以减少57%的平均输出电路的大小相比，最新的IBM量子设备即IBM Q20（东京）的最先进的算法。
2019-08-23 quant-ph
Classical and Quantum Annealing in the Median of Three Satisfiability
我们确定了一个特定的合奏的经典和量子复杂性的三个可满足性问题与一个独特的满意的分配高达N=100和N=80变量，分别。在经典极限下，我们采用广义系综技术和测量的时间，马尔可夫蒙特卡罗过程花费在寻找经典基态。在量子极限下，我们确定了沿量子绝热轨道的最大有限关联长度，该轨道由问题哈密顿量和恒定横场哈密顿量组成的哈密顿量中的绝热控制参数的线性扫描确定。在我们的合奏的中位数，两个复杂性指数发散的变量的数量。因此，标准的传统绝热量子计算无法将计算复杂度降低到多项式。此外，量子极限下的增长速率常数是经典极限下的3.8倍，这使得经典涨落在基态搜索中比量子涨落更有利。
2011-03-18 cond-mat.stat-mech cs.CC quant-ph
Experimental Demonstrations of Native Implementation of Boolean Logic Hamiltonian in a Superconducting Quantum Annealer
该研究在超导量子退火机中原生实现与布尔逻辑真值表一致的 Hamiltonian，演示 NAND、NOR 及六量子比特乘法器，为电路可满足性和因式分解等领域专用量子混合计算提供可扩展方案。
2021-06-17 quant-ph
Repeated radiation damage and thermal annealing of avalanche photodiodes
雪崩光电二极管（APD）非常适合量子通信卫星上的单光子探测，因为它们是一种成熟的技术，具有高探测效率，无需低温冷却。然而，由于在轨辐射损害，它们的热噪声容易显著增加。以前的工作表明，一次性应用的热退火减少辐射损伤引起的APD的热噪声。在这里，我们研究的影响，周期性质子照射和热退火。我们使用加速测试环境，模拟低地球轨道卫星的真实两年运行概况。我们表明，重复的热退火是有效的硅APD的热噪声保持在一个范围内适合量子密钥分发在整个标称任务寿命，并超越。我们研究两种策略-退火在一个固定的时间段，退火时，热噪声超过预定义的限制。我们发现这两种策略在寿命结束时表现出类似的热噪声，有条件退火的总体优势略有增加。我们还观察到，探测器的后脉冲概率增加与累积质子辐照。这些知识有助于指导未来星载量子通信应用的设计和任务决策。
2021-05-20 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Demonstration of the excited-state search on the D-wave quantum annealer
本文利用D-wave处理器结合热启动反向量子退火，通过同时控制横向场和纵向场演示了问题哈密顿量激发态的制备，并成功应用于两量子比特伊辛模型和最短向量问题，为量子退火器利用激发态开辟了新应用方向。
2023-05-25 quant-ph
MAX 2-SAT with up to 108 qubits
实验研究了可编程量子退火处理器D-Wave One（DW 1）在最大可满足性问题（MAX 2-SAT）上的性能。我们认为合奏的随机问题，其特征在于一个固定的子句密度，一个序参量，我们调整通过其临界值在我们的实验。我们证明，DW 1是敏感的子句密度的临界值。DW 1的结果进行了验证，并与akmaxsat，一个精确的，国家的最先进的算法进行比较。我们研究了两个解决方案的相对性能，以及它们如何在问题的难度方面相互关联。我们发现，DW 1的性能尺度更有利的问题的大小和问题的硬度相关性基本上是不存在的。我们讨论这种比较的相关性和局限性。
2013-07-12 quant-ph
Can Constrained Quantum Annealing Be Effective in Noisy Quantum Annealers?
本文比较了 PQA 与 CQA 在多种噪声下求解图划分问题的表现，发现 CQA 存在约束子空间泄漏且仅在强相位翻转噪声下占优，指出需纠错技术才能实用化。
2024-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Quantum-Inspired Classical Solver for Boolean k-Satisfiability Problems
在本文中，我们详细介绍了一个经典的算法方法的k-可满足性（k-SAT）的问题，量子振幅放大算法的启发。这项工作属于量子启发经典算法的新兴领域。为了提出我们的修改，我们采用了一个现有的问题模型为k-SAT称为通用SAT（UniSAT），它将布尔可满足性问题作为一个非凸的全局优化在一个实值空间。对UniSAT的量子启发修改是将条件运算应用于目标函数，其具有在对应于最优解的点处“放大”函数值的效果。我们描述了实现这种放大的算法，称为“AmplifySAT”，它遵循一个熟悉的两步过程，即应用一个类似于预言机的操作，然后是关于平均值的反射。然后，我们讨论了在经典数字或模拟计算环境中有意义地利用这种处理的机会，试图在现有的非凸优化策略（如模拟退火和梯度下降）的背景下确定AmplifySAT的优势和局限性。
2021-09-21 quant-ph
Improving the efficiency of quantum annealing with controlled diagonal catalysts
Keio University（庆应义塾大学）
本研究通过引入额外局部项和利用非绝热跃迁，提出了一种提高量子退火效率的方法，实现时间解决的二次加速并研究参数可转移性。
2026-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Advantages of fixing spins in quantum annealing
本研究针对量子退火中固定自旋的量子-经典混合方法性能未明的问题，采用参数化固定自旋方法验证其效应，发现设定子问题的适当自旋数量对获得满意解至关重要，并确认了固定自旋后能隙的扩大。
2024-12-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing-Based Algorithm for Efficient Coalition Formation Among LEO Satellites
本文将低轨卫星聚类表述为联盟结构生成问题，提出混合量子-经典算法GCS-Q，利用QUBO迭代分割图以求解最优划分，实验表明量子退火在保持解质量的同时显著缩短了运行时间。
2024-08-12 cs.CC cs.DM cs.MA
Image Acquisition Planning for Earth Observation Satellites with a Quantum Annealer
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Airbus Defence and Space（空客防务与航天）；Central Research and Technology, Airbus（空客中央研发与技术）
本研究比较了经典优化方法与D-Wave 2000Q量子退火器在地球观测任务规划中的性能，发现量子退火方法在某些问题上比经典精确求解器更快，但受限于量子退火器的精度，其解质量在小规模问题上与启发式方法相当，但随问题规模增大而迅速下降。
2020-06-17 quant-ph
Geometrical scheduling of adiabatic control without information of energy spectra
提出一种无需能谱信息的量子绝热最短时间路径协议，利用反绝热驱动设计参数调度，在横向场伊辛链和轴向次近邻伊辛模型上验证了其有效性。
2025-01-21 quant-ph
Linear Regression Using Quantum Annealing with Continuous Variables
针对现有量子退火线性回归需增加量子比特数来提升精度的局限，提出一种利用玻色子连续变量直接进行优化的新型量子退火线性回归方法，在满足绝热条件下可确保精度且无需增加量子比特。
2024-10-11 physics.data-an quant-ph
Laser annealing heals radiation damage in avalanche photodiodes
雪崩光电二极管（APD）是需要单光子探测的天基量子通信的实用选择。然而，对APD的辐射损伤显著增加了其暗计数率，并减少了其在轨道上的有用寿命。我们发现，高功率激光退火照射APD的三种不同的型号（Excelitas C30902SH，Excelitas SLiK，和激光组件SAP500S2）愈合的辐射损伤，并大大恢复低暗计数率。在九个样品中，当在零下80摄氏度下操作时，最大暗计数率降低因子在5.3和758之间变化。达到这些降低因子的照明功率范围为0.8至1.6 W。其他光子探测特性，如光子探测效率，定时抖动，和afterpulsing概率，保持大部分不受影响。这些结果预示着一种很有前途的方法，以延长配备APD的量子卫星的寿命。
2017-01-31 physics.ins-det quant-ph
Heterogeneous Quantum Computing for Satellite Constellation Optimization: Solving the Weighted K-Clique Problem
NP-难优化问题随着问题规模的扩大而迅速扩大，即使使用超级计算资源，也无法用蛮力方法解决。通常情况下，这些问题已经近似与数学。然而，这些方法仍然需要很长时间，并且不能保证找到最佳解决方案。量子计算提供了产生显著加速和提高解决方案质量的可能性。目前的量子退火（QA）设备旨在解决困难的优化问题，但它们受到硬件大小和量子位连接限制的限制。我们提出了一种新的异构计算堆栈，结合QA和经典的机器学习，允许使用QA的问题大于量子设备的硬件限制。这些结果代表了对加权k团问题所代表的现实问题的实验。通过这个实验，我们可以深入了解量子机器学习的状态。
2018-03-20 quant-ph
Assessing Solution Quality of 3SAT on a Quantum Annealing Platform
当使用量子退火解决命题逻辑可满足性（特别是3SAT）时，我们分析了问题的不同实例的难度对量子退火器返回的答案质量的影响。在这种情况下，来自退火机的高质量响应由返回的答案中的高百分比的正确解定义。我们表明，相变的计算复杂性的问题，这是众所周知的发生在经典机器上的3SAT（在那里它会导致有害的增加运行时间），持续以某种形式（但可能在较小程度上）的量子退火。
2019-02-13 cs.CC cs.ET quant-ph
Quantum annealing of the $p$-spin model under inhomogeneous transverse field driving
我们求解了时空非均匀横场作用下的类平均场$p$ -自旋伊辛模型，研究了非均匀性对量子退火性能的影响.我们发现，有问题的一阶量子相变下出现的传统的均匀场协议可以避免，如果温度为零，并在有限的时间后，本地字段是完全关闭网站。当这些理想条件不满足时，就会出现一系列新的一阶跃迁，这使得我们无法在避免一阶跃迁的同时驱动系统。然而，在这些非理想的条件下，可以获得定量的改善，在自由能景观的隧道势垒更窄。与经典模拟退火的比较在理想情况下建立了有限的量子优势，因为与量子情况相比，模拟退火中的非均匀温度驱动不能去除一级跃迁。自旋矢量蒙特卡罗的经典模型也进行了分析，我们发现它有相同的热力学相图的量子模型在理想情况下，与偏差出现在非零温度。
2018-10-21 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
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 annealing simulation of out-of-equilibrium magnetization in a spin-chain compound
几何阻挫自旋链化合物，如Ca 3Co 2 O 6在变化的磁场下表现出极慢的弛豫。因此，低温实验室实验和蒙特卡罗模拟都显示出特殊的非平衡磁化曲线，这是由亚稳态结构中的俘获引起的。在这项工作中，我们模拟这种现象在超导量子退火处理器，使我们能够探测量子涨落对系统的平衡和动力学的影响。增加横向场的量子涨落减少了亚稳陷阱的影响，在平衡样品，并有助于发展的三个亚晶格亚铁磁（上-上-下）长程序。在平衡时，我们确定了一个有限的温度肩在1/3饱和相变，促进量子涨落，但与熵的起源。这项工作证明了使用大规模可编程量子系统对受抑磁性进行动力学和平衡研究的可行性，因此是使用量子硬件对材料动力学进行可编程模拟的重要一步。
2021-01-07 cond-mat.str-el quant-ph
