基于绝热捷径技术的量子近似优化算法及其应用研究
批准号:
12075145
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈玺
依托单位:
学科分类:
量子物理与量子信息
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈玺
中文摘要
量子近似优化算法作为当前数字量子计算框架与实验技术水平下可能展现量子优越性且具有实际意义的量子算法,在图论与组合优化问题等方面具有潜在研究价值。申请人近年来提出了量子绝热捷径技术,加快量子绝热“慢”过程,用于实现快速、高保真的量子态制备与操控等,部分理论并得到了国内、外同行的实验验证。最近,申请人认识到量子绝热捷径技术有望结合量子优化算法,提高量子-经典混合算法的效率,进一步实现量子优越性。通过四年的工作,拟取得以下三个方面的成果:(1)结合变分拟设等方法发展新的量子绝热捷径技术,为后续研究提供方法;(2)为模拟量子计算框架下的量子退火,运用量子绝热捷径技术寻找不依赖于能隙的退火路径;(3)针对图论、组合优化的一些经典问题,运用量子绝热捷径技术增强算法表现,探索针对实际问题的量子优越性。
英文摘要
Quantum approximate optimization algorithm (QAOA), as a promising quantum algorithm for achieving quantum advantage in realistic problems under the structure of digital quantum computing and state-of-the-art experimental technologies, is worthwhile to be studied for graph theory and combinational optimization problem. In recent years, the applicant has proposed the techniques of shortcuts to adiabaticity (STA), to accelerate the quantum "slow" adiabatic process for the realization of fast and high-fidelity quantum state preparation and manipulation. In recent research, we notice that the application of STA can be extended to the field of quantum optimization algorithms, enhancing the performance of this quantum-classical algorithm, as well as exploring the possibility of achieving quantum advantage. During four years, we expect to realize the following three results: (1) improving new techniques in the field of STA by variational approximation method, providing tools for further study; (2) designing annealing schedule for quantum annealing, as analog quantum computing, without knowledge of energy gap; (3) improving the performance of QAOA in graph theory and combinational optimization problem by STA, exploring quantum advantage for realistic problems.
本项目系统研究了量子绝热捷径(STA)在量子计算中的应用,重点关注量子计算硬件设计和量子算法开发。研究内容涵盖数字绝热量子计算、量子门操作、变分量子算法和超导量子电路设计等。随着研究的推进,量子绝热捷径技术在量子计算中的价值被进一步挖掘,并得到了国内外同行的认可和验证。..本项目取得了超预期的研究成果,共发表论文35篇,其中Physical Review系列论文21篇。研究提出了基于STA的量子算法框架,在质因数分解、量子近似优化、投资组合优化、蛋白质折叠等问题上取得了显著提升。此外,项目提出了基于机器学习的STA增强量子控制策略,并在实验中得到验证,展现出对噪声的高鲁棒性。项目还在量子机器学习、变分量子线路、量子忆阻器、量子感知器等新型计算范式方面做出了贡献。..本项目促进了量子控制、量子信息与计算机科学的交叉研究,并培养了一批青年研究人员。多名博士和硕士研究生顺利毕业,并获得国家奖学金、优秀论文奖等荣誉。课题组高级人员和博士生在国内外学术报告 10 多余次。总体而言,本项目在量子计算的理论与应用方面取得了重要进展,进一步确立了STA在提升量子技术中的关键作用。
量子多体系统的绝热捷径
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批准号:12211540002
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项目类别:--
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资助金额:18万元
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批准年份:2022
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负责人:陈玺
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依托单位:
冷原子的快速非绝热操控及其应用
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批准号:11474193
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈玺
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依托单位:
石墨烯体系中量子光学现象及其应用的研究
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批准号:61176118
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2011
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负责人:陈玺
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依托单位:
石墨烯中电子束反常位移及其调制在量子器件中的应用原理
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批准号:60806041
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2008
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负责人:陈玺
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依托单位:
国内基金
海外基金