Quantum Approximate Optimization algorithm (QAOA) aims to search for approximate solutions to discrete optimization problems with near-term quantum computers. As there are no algorithmic guarantee possible for QAOA to outperform classical computers, without a proof that $BQP\neq NP$, it is necessary to investigate the empirical advantages of QAOA. We identify a computational phase transition of QAOA when solving hard problems such as SAT -- random instances are most difficult to train at a critical problem density. We connect the transition to the controllability and the complexity of QAOA circuits. Moreover, we find that the critical problem density in general deviates from the SAT-UNSAT phase transition, where the hardest instances for classical algorithm lies. Then, we show that the high problem density region, which limits QAOA's performance in hard optimization problems ({\it reachability deficits}), is actually a good place to utilize QAOA: its approximation ratio has a much slower decay with the problem density, compared to classical approximate algorithms. Indeed, it is exactly in this region that quantum advantages of QAOA over classical approximate algorithms can be identified.


翻译:Qantum Apject Apractimization 算法(QAOA)旨在寻找短期量子计算机离散优化问题的近似解决办法。由于QAOA无法为QAOA提供算法保障,使其优于古典计算机,而没有证明$BP\neq NP$的证明,有必要调查QAOA的经验优势。我们确定QAOA在解决SAT等难题时的计算阶段过渡阶段 -- -- 随机事例在关键问题密度方面最难培训。我们把转换与QAOA电路的可控性和复杂性联系起来。此外,我们发现,由于QAOA的临界问题密度总体上不同于SAT-UNSAT阶段的过渡,而典型算法最难的则是这种过渡。然后,我们表明,高问题密度地区限制了QAOA在硬优化问题中的性能(~可达性赤字 }),实际上是一个利用QAAAA的好地方:与问题密度相比,其近似比率的衰败得慢得多,与QA的近似性算法是这个区域。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
144+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2021年3月24日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
IEEE TII Call For Papers
CCF多媒体专委会
3+阅读 · 2022年3月24日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员