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Connecting the Hamiltonian structure to the QAOA performance and energy landscape

Müssig, Jörg und Wappler, Markus und Lenk, Steve und Lässig, Jörg (2024) Connecting the Hamiltonian structure to the QAOA performance and energy landscape. Informatik Festival 2024, 2024-09-24 - 2024-09-26, Wiesbaden, Deutschland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
612kB

Kurzfassung

Quantum computing holds promise for outperforming classical computing in specialized applications such as optimization. With current Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) devices, only variational quantum algorithms like the Quantum Alternating Operator Ansatz (QAOA) can be practically run. QAOA is effective for solving Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) problems by approximating Quantum Annealing via Trotterization. Successful implementation on NISQ devices requires shallow circuits, influenced by the number of variables and the sparsity of the augmented interaction matrix. This paper investigates the necessary sparsity levels for augmented interaction matrices to ensure solvability with QAOA. By analyzing the Max-Cut problem with varying sparsity, we provide insights into how the Hamiltonian density affects the QAOA performance. Our findings highlight that, while denser matrices complicate the energy landscape, the performance of QAOA remains largely unaffected by sparsity variations. This study emphasizes the algorithm’s robustness and potential for optimization tasks on near-term quantum devices, suggesting avenues for future research in enhancing QAOA for practical applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219457/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Connecting the Hamiltonian structure to the QAOA performance and energy landscape
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müssig, Jörgjoerg.muessig (at) hs-bremen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wappler, MarkusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lenk, Stevesteve.lenk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3376-0589NICHT SPEZIFIZIERT
Lässig, JörgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Computing; QAOA; Max-Cut; Sparsity; Ising Hamiltonian
Veranstaltungstitel:Informatik Festival 2024
Veranstaltungsort:Wiesbaden, Deutschland
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 September 2024
Veranstaltungsende:26 September 2024
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC AW - Anwendungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - QCMobility
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Quanteninformation und -Kommunikation
Hinterlegt von: Nguyen, Thi Kim Tuyen
Hinterlegt am:02 Dez 2025 12:12
Letzte Änderung:02 Dez 2025 12:12

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