过去几年中,量子技术面临的核心挑战之一是寻找近期量子机器的有用应用 1 。尽管在增加量子比特数量和提高其质量 2、3 方面已经取得了长足的进步,但在不久的将来,我们预计可靠门的数量将受到噪声和退相干的限制——即所谓的嘈杂中尺度量子时代。因此,提出了混合量子-经典方法,以充分利用现有的量子硬件并用经典计算对其进行补充。最值得注意的是,量子近似优化算法(QAOA) 4 和变分量子特征求解器(VQE) 5 的发展。这两种算法都使用量子计算机来准备变分状态,其中一些变分状态可能无法通过经典计算获得,但使用经典计算机来更新变分参数。已经进行了大量实验,证明了这些算法的可行性 6 – 8 ,但它们对现实问题的影响仍不清楚。在基于模型的统计推断中,人们经常面临类似的问题。对于简单模型,可以找到似然值并使其最大化,但对于复杂模型,似然值通常是难以处理的 9,10。NMR 波谱就是一个很好的例子。对于应该使用的模型类型有很好的理解(公式 (1)),人们只需要确定适当的参数。然而,计算特定模型的 NMR 波谱需要在指数级大的希尔伯特空间中执行计算,这对经典计算机来说极具挑战性。这一特性是提出将 NMR 作为量子计算平台的最初动机之一。尽管已经证明 NMR 实验中不存在纠缠 12,13,但强相关性使其在经典上难以处理;也就是说,算子 Schmidt 秩呈指数增长,例如,这禁止有效的表示
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