Comparison between a quantum annealer and a classical approximation algorithm for computing the ground state of an Ising spin glass
Notice bibliographique
Résumé
Finding the ground state of an Ising spin glass on general graphs belongs to the class of NP-hard problems, widely believed to have no efficient polynomial-time algorithms to solve them. An approach developed in computer science for dealing with such problems is to devise approximation algorithms; these are algorithms, whose run time scales polynomially with the input size, that provide solutions with provable guarantees on their quality in terms of the optimal unknown solution. Recently, several algorithms for the Ising spin-glass problem on a bounded degree graph that provide different approximation guarantees were introduced. D-Wave, a Canadian-based company, has constructed a physical realization of a quantum annealer and has enabled researchers and practitioners to access it via their cloud service. D-Wave is particularly suited for computing an approximation for the ground state of an Ising spin glass on its Chimera and Pegasus graphs-both with a bounded degree. To assess the quality of D-Wave's solution, it is natural to compare it to classical approximation algorithms specifically designed to solve the same problem. In this work, we compare the performance of a recently developed approximation algorithm to solve the Ising spin-glass problem on graphs of bounded degree against the performance of the D-Wave computer. We also compared the performance of D-Wave's computer in the Chimera architecture against the performance of a heuristic tailored specifically to handle the Chimera graph. We found that the D-Wave computer was able to find better approximations for all the random instances of the problem we studied-Gaussian weights, uniform weights, and discrete binary weights. Furthermore, the convergence times of D-Wave's computer were also significantly better. These results indicate the merit of D-Wave's computer under certain specific instances. More broadly, our method is relevant to a wider class of performance comparison studies, and we suggest that it is important to compare the performance of quantum computers not only against exact classical algorithms with exponential run-time scaling, but also against approximation algorithms with polynomial run-time scaling and a provable guarantee of performance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».