量子退火算法入门(6):初识量子退火算法的发明过程
文章目录
- 一、量子计算机
- 二、模拟退火算法
- 三、量子退火算法的物理基础
- 1. 量子涨落替换热涨落,提出量子退火算法
- 2. 绝热量子演化解决横向磁场强度缓慢变化
- 3. D-Wave Systems公司实现物理量子退火机
- 总结
一、量子计算机
提示:量子退火机的发展简史(参考NTT量子计算指南):
量子计算机就是使用量子bit实现的计算机。之前提到过,可以分为两类,量子门(gate)方式和量子退火(annealing)方式。量子门方式的实现和现代计算机的电子逻辑门很像,比较容易理解,但是需要自己设计逻辑电路,现在开发的算法太少了,而且量子bit容易收到周围环境的影响,噪音比较多。
量子退火方式的话,只能用来解决组合优化问题,但是用户只需要设计QUBO就可以黑盒操作。但是要理解QUBO真正的硬件计算逻辑,还是需要一些物理知识的,本篇就讲一下需要的物理知识。
下面是NTT公司的量子计算指南总结的各种流派。
这个分类我觉得,量子退火机其实还是应该属于Ising machine的。因为,量子退火机解决的还是寻找Ising model的ground state的问题。当然这个分类也不是很重要,大家只要理清楚量子退火方式和Ising model的关系就好了。
用来解决组合优化问题的特殊机器,除了基于激光实现的CIM,还有以下几个:
- 基于一种叫空间光学伊辛机的特殊硬件
- 基于现代计算机电路进行物理模拟的算法(Simulated CIM,Hopfield-Tank,STATICA,Restricted Boltzmann machine)
使用量子退火机解决组合优化问题的步骤如下图所示:
二、模拟退火算法
想理清楚量子退火的物理模型的物理机制,我们要先理解模拟退火算法的原理。
纵轴HHH代表需要最小化的Hamilton量,SiSiSi代表求解的binary变量,所以SiSiSi应该是不连续的,函数曲线不应该是一个平滑的曲线,这里为了方便说明,大家不要误解。
Si模拟退火算法中,有一个和物理温度成反比的参数βββ。算法运行时,越过山峰的概率和下面
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