VQE(变分量子本征求解器,Variational Quantum Eigensolver)是一种为 NISQ 设备设计的混合量子-经典算法。它求解哈密顿量的最小本征值(基态能量)——这对量子化学和材料科学至关重要。VQE 使用一个参数化量子线路(拟设 ansatz)来制备一个试探量子态 |ψ(θ)⟩,在 QPU 上测量期望值 ⟨ψ(θ)|H|ψ(θ)⟩,然后使用经典优化器(COBYLA、BFGS)来更新参数 θ 以最小化能量。这个变分循环持续进行直到收敛。VQE 可以逼近对经典计算机来说难以处理的分子基态能量。PennyLane、Qiskit 和 HLQuantum 都提供 VQE 实现。其局限包括贫瘠高原(barren plateaus,平坦的优化地形)和线路可表达性。
相关术语
QAOA
Algorithms量子近似优化算法(Quantum Approximate Optimization Algorithm)——一种用于组合优化问题的混合算法。
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NISQ
Hardware含噪中等规模量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum)——具有 50–1000 个量子比特但没有完整纠错的设备。
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量子线路(Quantum Circuit)
Fundamentals作用于一组量子比特寄存器上的一系列量子门,最后接以测量。
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转译(Transpilation)
Hardware将量子线路编译为特定设备的原生门集和量子比特连通性的过程。
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