From Circuits to Hardware: Benchmarking Standard and Qubit-Efficient Quantum Optimization on Real Hardware

게이트 기반 양자 최적화 알고리즘들을 IBM Heron 프로세서에서 4개 NP-hard 문제에 걸쳐 실 하드웨어 벤치마크. Fest≈0.1이 잡음 지배 전환점임을 식별했다.

이 논문은 VQE, CVaR-VQE, QAOA 변종, qubit-efficient 인코딩(PCE, QRAO)을 포함한 게이트 기반 양자 최적화 알고리즘들을 4개 NP-hard 문제(MDKP, MIS, QAP, MSP)에 걸쳐 IBM Heron r1/r2 프로세서에서 실 하드웨어 벤치마크한 결과를 보고한다. 247개 method-instance 조합에서 게이트 수 기반 충실도 프록시 F_est≈0.1이 잡음 지배 실행으로의 전환점임을 식별했으며, QAOA 계열은 컴파일 후 잡음 지배 구간에 진입함을 보였다.

핵심 요약

• VQE, CVaR-VQE, 여러 QAOA 방식, PCE와 QRAO를 네 가지 NP-hard 문제의 같은 실하드웨어 절차로 비교했다.
• IBM Heron r1·r2에서 247개 방법·문제 조합의 변환된 회로 크기, 실행 결과, 게이트 수 기반 충실도 추정치를 기록했다.
• 중간 Heron-r2 오류율에서 약 770개 2큐비트 게이트에 해당하는 F_est≈0.1 부근부터 잡음이 실행을 지배했다.
• QAP에서는 어떤 방법도 실행 가능한 답을 내지 못했고, 큐비트 절약 방식도 충실도 예산 안에서만 더 큰 문제를 실행했다.
• 결론은 시험한 구현과 하드웨어에 관한 것이며 QAOA 계열 전체의 점근적 열세나 고전 방법 대비 양자 우위를 증명한 것은 아니다.

논문 링크

외부 연구를 정리한 자료입니다. HDATF가 발표한 논문이나 제품 성능을 측정한 결과는 아닙니다.