Quantum Approximate Optimization algorithm (QAOA) is one of the candidates to achieve a near-term quantum advantage. As QAOA seems only capable of solving optimization problems, there is a folklore that QAOA cannot see the difference between easy problems such as 2-SAT and hard problems such as 3-SAT -- although 2-SAT is in the polynomial-time (P) class, its optimization version is also nondeterministic polynomial-time (NP)-hard. In this paper, we show that the folklore is not true. We find a computational phase transition in QAOA when solving a variant of 3-SAT -- the amplitude of gradient and the success probability achieve their minimum at the well-known SAT-UNSAT phase transition. On the contrary, for 2-SAT, such a phenomenon is absent at SAT-UNSAT phase transition and the success probability is unity for a reasonable circuit depth. We connect the gradient transition to the dynamical Lie algebra of the QAOA circuit. In solving the NP-hard optimization versions of SAT, we identify quantum advantages over a classical approximate algorithm at quite a shallow depth of $p=4$ for the problem size of $n=10$.


翻译:QAOA(QAOA)似乎只能够解决优化问题,因此,QAOA(QAOA)无法看到像2SAT这样的简单问题与3SAT(QSAT)这样的硬问题之间的区别。虽然2SAT(Qatum Apjearal Apport optimination logal(QAOA)是多米时间(P)级的,但其优化版也是非决定性的多球时间(NPP)硬(QAOA)。在本文中,我们显示民俗是不真实的。当解决3SAT(QAOA)的变体时,我们看到QAOA(QAOA)的计算阶段过渡,即梯度和成功概率在众所周知的SAT-UNSAT(3SAT)阶段过渡阶段达到最低目标。相反,对于2SAT(P)阶段来说,这种现象是不存在的,成功概率是合理电路深度的一致。我们把梯度转换与QAOA回路的动态变数。在解决QA($)40美元($=美元)最接近的硬的模型模型上,我们找出了一种最接近的IPARSAT(美元)最接近的底的硬的QASAT(IQASAT)底)的模型优势。

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