We perform an in-depth comparison of quantum annealing with several classical optimisation techniques, namely thermal annealing, Nelder-Mead, and gradient descent. We begin with a direct study of the 2D Ising model on a quantum annealer, and compare its properties directly with those of the thermal 2D Ising model. These properties include an Ising-like phase transition that can be induced by either a change in 'quantum-ness' of the theory, or by a scaling the Ising couplings up or down. This behaviour is in accord with what is expected from the physical understanding of the quantum system. We then go on to demonstrate the efficacy of the quantum annealer at minimising several increasingly hard two dimensional potentials. For all the potentials we find the general behaviour that Nelder-Mead and gradient descent methods are very susceptible to becoming trapped in false minima, while the thermal anneal method is somewhat better at discovering the true minimum. However, and despite current limitations on its size, the quantum annealer performs a minimisation very markedly better than any of these classical techniques. A quantum anneal can be designed so that the system almost never gets trapped in a false minimum, and rapidly and successfully minimises the potentials.


翻译:我们对量子肛交与一些经典优化技术,即热肛交、Nelder-Mead和梯度下降进行深度比较。 我们首先直接研究量子肛交的2DISing模型,并将其特性与热2DIsing模型的特性直接比较。 这些特性包括类似Ising的阶段过渡,这种过渡可以由理论的“量性”变化,或者通过扩大Ising的组合向上或向下移动。 这种行为符合对量子系统物理理解的预期。 然后我们继续展示量子anel的功效,在最小化几个越来越硬的二维潜力上进行最小化。 对于所有潜力,我们发现Nelder-Mead和梯度下降方法很容易被困在假迷你马中的一般行为,而热Anneal方法在发现真正的最小值时会更好一些。 然而尽管目前对量的大小有限制, 量Nealer能够比任何古典技术所设计的最小和最短度系统更明显地进行最小的最小的最小的最小度。 量度,它不会被成功地被设计。

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