Computazione quantistica analogica potenziata con un gadget XX codificato logicamente

Abstract degli autori

È stato dimostrato che l’introduzione di interazioni XX a due corpi migliora le prestazioni dell’annealing quantistico nella soluzione di determinati problemi di ottimizzazione combinatoria e consentirebbe di simulare una classe più ampia di Hamiltoniane a molti corpi. A causa dei vincoli sperimentali, queste interazioni in genere non sono disponibili nativamente sui dispositivi quantistici analogici. Per superare questo limite, introduciamo il truss gadget. Si tratta di una costruzione esatta che genera interazioni XX a due corpi utilizzando soltanto campi X e Z a un corpo e interazioni ZZ a due corpi, facilmente accessibili, per esempio, nei quantum annealer superconduttori. Validiamo sperimentalmente la costruzione riproducendo la dinamica di una Hamiltoniana XX bersaglio su un processore quantistico a ioni intrappolati. Applichiamo poi il gadget a un insieme, a scopo illustrativo, di istanze del problema dell’insieme indipendente di peso massimo su un quantum annealer superconduttore. Determiniamo empiricamente, per queste istanze, un miglioramento di circa mille volte della probabilità di trovare uno stato vicino allo stato fondamentale rispetto all’implementazione senza un’interazione XX.