تقنيات متقدمة لـ QAOA
تقدير الاستخدام: 3 دقائق على معالج Heron r2 (ملاحظة: هذا تقدير فقط. قد يختلف وقت تشغيلك الفعلي.)
الخلفية
يقدّم هذا الدفتر تقنيات متقدمة لتحسين أداء خوارزمية التحسين الكمومي التقريبي (QAOA) مع عدد كبير من الكيوبتات. راجع درس حل مشاكل التحسين الكمومي على نطاق الأداة المساعدة للاطلاع على مقدمة حول QAOA.
تشمل التقنيات المتقدمة في هذا الدفتر:
- استراتيجية SWAP مع التعيين الأولي بـ SAT: هذه تمريرة ترجمة مصمَّمة خصيصًا لـ QAOA تستخدم استراتيجية SWAP ومحلل SAT معًا لتحسين اختيار الكيوبتات الفيزيائية على وحدة المعالجة الكمومية (QPU). تستغل استراتيجية SWAP قابلية التبادلية لعوامل QAOA لإعادة ترتيب البوابات بحيث يمكن تنفيذ طبقات بوابات SWAP في آنٍ واحد، مما يقلل عمق الدائرة [1]. يُستخدم محلل SAT للعثور على تعيين أولي يقلل من عدد عمليات SWAP المطلوبة لتعيين الكيوبتات في الدائرة على الكيوبتات الفيزيائية في الجهاز [2] .
- دالة التكلفة CVaR: عادةً ما تُستخدم القيمة المتوقعة لهاملتوني التكلفة دالةً للتكلفة في QAOA، ولكن كما أُظهر في [3]، فإن التركيز على ذيل التوزيع بدلًا من القيمة المتوقعة يمكن أن يحسّن أداء QAOA لمسائل التحسين التوافقي. تُحقق CVaR هذا الهدف. لمجموعة معطاة من اللقطات مع قيم الهدف المقابلة لمسألة التحسين المعنية، يُعرَّف الشرط القيمة المعرضة للخطر (CVaR) بمستوى ثقة بوصفه متوسط أفضل لقطة [3]. وهكذا، يقابل القيمة المتوقعة القياسية، بينما يقابل الحد الأدنى للقطات المعطاة، وتُمثّل مقايضة بين التركيز على اللقطات الأفضل مع الاحتفاظ ببعض المتوسط لتسوية مشهد التحسين. علاوة على ذلك، يمكن استخدام CVaR كأسلوب للتخفيف من الأخطاء لتحسين جودة تقدير قيمة الهدف [4].
المتطلبات
قبل البدء في هذا الدرس، تأكد من تثبيت ما يلي:
- Qiskit SDK الإصدار 2.0 أو أحدث، مع دعم التصوير
- Qiskit Runtime الإصدار 0.43 أو أحدث (
pip install qiskit-ibm-runtime) - مكتبة الرسوم البيانية Rustworkx (
pip install rustworkx) - Python SAT (
pip install python-sat)