Ricerca differenziabile di architetture quantistiche con misurazioni efficienti per l’ottimizzazione combinatoria

Abstract degli autori

La ricerca differenziabile di architetture quantistiche (DQAS) è un approccio promettente per la progettazione automatizzata di circuiti quantistici, in particolare per gli algoritmi variazionali di ottimizzazione quantistica. Tuttavia, la sua applicazione pratica sull’hardware quantistico è limitata dall’elevato numero di misurazioni dei circuiti richieste durante l’ottimizzazione, che rende costosa l’esecuzione sull’hardware. In questo lavoro mostriamo che, per un’ampia classe di problemi di ottimizzazione combinatoria e per parametrizzazioni dei gate rotazionali di uso comune, è possibile ridurre significativamente il costo delle misurazioni della DQAS senza modificare l’obiettivo di ottimizzazione. Deriviamo teoricamente lo schema di riduzione delle misurazioni proposto e lo convalidiamo sperimentalmente sui benchmark 3-SAT e MaxCut. Il nostro approccio riduce di circa il 39-41% il costo delle misurazioni del gradiente richieste, introducendo soltanto un trascurabile sovraccarico di post-elaborazione classica e abbassando così il costo pratico dell’esecuzione della DQAS sull’hardware quantistico.