Chính xác thì đảo ngược là gì?

Annum lượng tử, (các câu hỏi liên quan Annum lượng tử , hoặc liên quan đến hamiltonian ) là quá trình được sử dụng trong Công cụ lượng tử lượng tử của D-Waves, trong đó các cảnh quan năng lượng được khám phá, cho các giải pháp khác nhau và bằng cách điều chỉnh một Hamiltonian phù hợp, bằng không để tối ưu hóa có thể giải pháp cho một vấn đề. Quá trình luyện kim lượng tử làm giảm "từ trường ngang" ở Hamilton, ngoài ra còn có các hiệu ứng lượng tử khác như đường hầm lượng tử, sự vướng víu và sự chồng chất, tất cả đều đóng vai trò trong một "thung lũng" của hàm sóng cơ học lượng tử , nơi giải pháp "rất có thể" nằm.

Quá trình ủ ngược, rất ngắn gọn, là sử dụng các phương pháp cổ điển như Mô phỏng luyện kim, để tìm ra giải pháp và đi vào một thung lũng bằng cách sử dụng Lượng tử luyện. Nếu Hamiltonian được sử dụng bởi Công cụ lượng tử lượng tử đã ở trong một "thung lũng", vì nó đang được thông qua một giải pháp ở nơi đầu tiên - Máy D-Wave có đến được "thung lũng" khác (một giải pháp tốt hơn không?) Bằng cách sử dụng Hamilton nó, ở nơi đầu tiên?

Cho đến gần đây, các thiết bị ủ lượng tử của D-Wave luôn bắt đầu từ sự chồng chất đồng nhất trên tất cả qubit:$N$

                                                $H_{initial} = |+\rangle_0 \otimes |+\rangle_1 ... \otimes |+\rangle_N$

trong đó .$|+\rangle_i = \frac{1}{\sqrt{2}} (|0\rangle_i + |1\rangle_i)$

Vì vậy, giả sử bạn đã chạy một vài anneal với thiết lập này và một trong những kết quả năng lượng thấp trông giống như một giải pháp tương đối tốt (một số tối ưu cục bộ) cho vấn đề tối ưu hóa của bạn. Cho đến khi giới thiệu tính năng ủ ngược gần đây , không thể sử dụng giải pháp này làm đầu vào cho lần ủ tiếp theo để khám phá không gian cục bộ xung quanh giải pháp đó cho bitstrings với năng lượng thấp hơn. Do đó, ủ ngược cho phép chúng ta khởi tạo máy ủ lượng tử bằng một giải pháp đã biết (cổ điển) và tìm kiếm không gian trạng thái xung quanh tối ưu cục bộ này.

Khi khám phá các cảnh quan năng lượng phức tạp (gồ ghề) của các vấn đề tối ưu hóa, bạn cần cân bằng giữa việc thăm dò toàn cầu không gian nhà nước với việc khai thác tối ưu cục bộ. Trong ủ nhiệt lượng tử truyền thống (D-Wave), chúng tôi bắt đầu với trường ngang cao, sau đó sẽ giảm dần như bạn mô tả trong câu hỏi của mình. Do đó, annealer lượng tử của D-Wave đã thực hiện tìm kiếm toàn cầu (do có nhiều đường hầm lượng tử) khi bắt đầu lịch ủ khi trường ngang mạnh. Khi trường ngang trở nên yếu hơn, tìm kiếm càng ngày càng cục bộ. Ngược lại, ủ ngược bắt đầu với một giải pháp cổ điển được xác định bởi người dùng, sau đó tăng dần trường ngang (ủ ngược) để sau đó giảm trường ngang một lần nữa (ủ về phía trước).

Điều này giới thiệu khoảng cách đảo ngược tham số mới xác định khoảng cách bạn muốn lùi về phía sau (trường ngang sẽ trở nên mạnh đến mức nào). D-Wave đã xuất bản hai âm mưu sau trong Bản trắng D-Wave này :

Trong biểu đồ bên trái, bạn có thể thấy rằng khoảng cách đảo ngược là một siêu tham số mới rất quan trọng vì giá trị của nó xác định xác suất có được trạng thái mặt đất mới (vùng màu xanh). Nếu khoảng cách đảo ngược quá thấp, bạn sẽ có được trạng thái giống như bạn đã bắt đầu với (vùng màu đỏ) sẽ vô dụng. Và tất nhiên, nếu bạn đảo ngược quá trình ủ quá lâu, về cơ bản bạn sẽ thực hiện quá trình ủ lượng tử truyền thống và làm mất thông tin mà bạn bắt đầu. Hãy nhớ rằng quá nhiều trường ngang có nghĩa là chúng tôi đang thực hiện tìm kiếm toàn cầu một lần nữa!

Cốt truyện bên phải cho thấy về cơ bản điều tương tự bằng cách vẽ khoảng cách Hamming chống lại khoảng cách đảo ngược và xác suất có được trạng thái mặt đất mới. Đối với vấn đề của bạn, bạn muốn tìm điểm ngọt ngào đó (cực đại của đường cong màu đỏ). Đối với khoảng cách đảo chiều lớn, chúng ta lại thấy rằng chúng ta có được các chuỗi giải pháp cách xa trạng thái ban đầu của chúng ta về khoảng cách Hamming.

Tất cả trong tất cả, ủ ngược là công cụ khá mới và tốt nhất của kiến thức của tôi không có giấy tờ được công bố về hiệu quả của nó. Trong Whitepaper của họ , D-Wave tuyên bố thế hệ 'tối ưu toàn cầu mới nhanh hơn tới 150 lần so với ủ lượng tử chuyển tiếp'.

Một vài bài báo hiện có trên các thuật toán có thể được xây dựng bằng cách sử dụng ủ ngược, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/aa59c4/meta và https://arxiv.org/abs/1609.05875 ( thật đáng để chỉ ra công việc hệ thống khép kín có phần liên quan trước đó: https://link.springer.com/article/10.1007/s11128-010-0168-z ). Theo như kết quả thử nghiệm, tôi nghĩ rằng những người duy nhất có thể nhìn thấy công khai tại thời điểm viết là tờ giấy trắng được đưa ra trong bài trước. Tuy nhiên, sẽ có một số tác phẩm mới được trình bày tại AQC 2018 ( https://ti.arc.nasa.gov/events/aqc-18/ ) vào cuối tháng 6 và các cuộc đàm phán này thường được đưa lên mạng vài tháng sau hội nghị.