周报:薛乐翔 2026.4.12
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2026-04-12

本周验证了上周说的贝叶斯优化+basinhopping的算法,将参数优化到20(理论24)大概要运行2000-3000次量子电路,几乎等同于differential evolution。相比于纯basinhopping, 其实并没有明显的改进。贝叶斯优化只是加速了参数优化从0到16这一段的过程,而这一段过程,替换成basinhopping开销可能也就多出小几百次。我观察到的basinhopping最大的痛点,是随着探索的局部最低点值越来越低,寻找到新的极值点是更低点的概率越来越小。如果真要改进basinhopping,也应该改进后半段而不是前半段。但同时我也注意到,在贝叶斯优化结束之后,basinhopping前几次的跳跃找到更低极值点的速度是很快的。我认为这或许是贝叶斯优化确实为basinhopping“引导方向”的表现之一,将贝叶斯优化和basinhopping结合或许并非没有可取之处。

我认为可能的改进方向是:交错使用信任域贝叶斯和basinhopping。具体来说,先用贝叶斯优化寻找到"盆地",然后用basinhopping去探索极值点,一旦超过几次没有找到新的最低点就停止,再根据极值点的信息去定位下一次贝叶斯优化的信任域,如此往复。理由是:[1] 论文Energy landscapes for the quantum approximate optimization algorithm 提出极值点以漏斗形分布,极值点越低分布越靠近全局最低点。如果这个观点成立,极值点的信息理应能有助于缩小下一次贝叶斯优化的信任域。[2] 论文Quantum Approximate Optimization via Learning-based Adaptive Optimization 中,通过不断缩小贝叶斯优化的信任域,确实达到了远超贝叶斯优化的效果.   [1]的观点所说的漏斗形,其实就是暗示参数优化应该是有一个方向的,应该要朝着漏斗底优化才对。basinhopping这个算法本身是没有方向感的,我认为这可能是为什么basinhopping越运行越艰难的原因。在basinhopping开始乏力的时候,通过贝叶斯优化给basinhopping一种方向感,这是这个改进方向的直观解释。

但我暂时被卡在了怎么通过上一次basinhopping的结果确定下一次贝叶斯优化的信任域这一步。而且,我的想法其实很大程度基于[1]中提出的观点,但[1]本身也只是对几类特殊的图做了实验画了图提出假说,并没有任何理论推导。我需要找到更多研究QAOA能量景观的论文,和更多的实验。

 

不过我暂时要停止探索这个方向一段时间,先去解决以下毕业论文的问题。这三天已经将部分代码由qiskit框架迁移到tensorcircuit框架。

 


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