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Limitations of quantum approximate optimization in solving generic higher-order constraint-satisfaction problems.

Müller, Thorge und Singh, Ajainderpal und Wilhelm, Frank K. und Bode, Tim (2025) Limitations of quantum approximate optimization in solving generic higher-order constraint-satisfaction problems. Physical Review Research, 7 (023165). American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevResearch.7.023165. ISSN 2643-1564.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevResearch.7.023165

Kurzfassung

The ability of the quantum approximate optimization algorithm (QAOA) to deliver a quantum advantage on combinatorial optimization problems is still unclear. Recently, a scaling advantage over a classical solver was postulated to exist for random 8-SAT at the satisfiability threshold. At the same time, the viability of quantum error mitigation for deep circuits on near-term devices has been put into doubt. Here we analyze the QAOA’s performance on random Max-kXOR as a function of k and the clause-to-variable ratio. As a classical benchmark, we use the mean-field approximate optimization algorithm and find that it performs better than or equal to the QAOA on average. Still, for large k and numbers of layers p, there may remain a window of opportunity for the QAOA. However, by extrapolating our numerical results, we find that reaching high levels of satisfaction would require extremely large p, which must be considered rather difficult both in the variational context and on near-term devices.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/220607/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Limitations of quantum approximate optimization in solving generic higher-order constraint-satisfaction problems.
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, ThorgeThorge.Mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-9561-5945199142324
Singh, AjainderpalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilhelm, Frank K.f.wilhelm-mauch (at) fz-juelich.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bode, Timt.bode (at) fz-juelich.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Mai 2025
Erschienen in:Physical Review Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.1103/PhysRevResearch.7.023165
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Liétor‑Santos, Juan-JoséNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zurek, EvaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Physical Society
Name der Reihe:Physical Review Research
ISSN:2643-1564
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Computing - CSP Problems - Max-kXORSAT
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - IQDA
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Müller, Thorge
Hinterlegt am:09 Dez 2025 13:06
Letzte Änderung:09 Dez 2025 13:06

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