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Single-layer digitized-counterdiabatic quantum optimization for p-spin models
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85215069890
DOI 10.1088/2058-9565/AD7880
Año 2025
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Quantum computing holds the potential for quantum advantage in optimization problems, which requires advances in quantum algorithms and hardware specifications. Adiabatic quantum optimization is conceptually a valid solution that suffers from limited hardware coherence times. In this sense, counterdiabatic quantum protocols provide a shortcut to this process, steering the system along its ground state with fast-changing Hamiltonian. In this work, we take full advantage of a digitized-counterdiabatic quantum optimization algorithm to find an optimal solution of the p-spin model up to four-local interactions. We choose a suitable scheduling function and initial Hamiltonian such that a single-layer quantum circuit suffices to produce a good ground-state overlap. By further optimizing parameters using variational methods, we solve with unit accuracy two-spin, three-spin, and four-spin problems for 100%, 93%, and 83% of instances, respectively. As a particular case of the latter, we also solve factorization problems involving 5, 9, and 12 qubits. Due to the low computational overhead, our compact approach may become a valuable tool towards quantum advantage in the NISQ era.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Multidisciplinary
Quantum Science & Technology
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Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Guan, Huijie - Ltd - China
2 Zhou, Fei - Jinan Institute of Quantum Technology - China
3 Albarrán-Arriagada, Francisco - Universidad de Santiago de Chile - Chile
Estación Central - Chile
4 Chen, Xi - CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) - España
5 Solano, Enrique - Kipu Quantum - Alemania
6 Hegade, N. N. - Kipu Quantum - Alemania
7 Huang, He Liang - Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography - China

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Financiamiento



Fuente
National Natural Science Foundation of China
Natural Science Foundation of Henan province
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Financiamiento Basal para Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia
Taishan Scholars Program

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 12274464), and Natural Science Foundation of Henan (Grant No. 242300421049), Taishan Scholars Program. F A-A acknowledges to Agencia Nacional de Investigaci\u00F3n y Desarrollo: Subvenci\u00F3n a la Instalaci\u00F3n en la Academia SA77210018, Fondecyt Regular 1231172 and Financiamiento Basal para Centros Cient\u00EDficos y Tecnol\u00F3gicos de Excelencia AFB 220001.

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