변분 양자 알고리즘 성능 평가 프레임워크

초록

본 논문은 QUBO 문제 해결을 위한 변분 양자 알고리즘(VQA)의 벤치마크를 체계화하기 위해 ‘실현 가능성’, ‘품질’, ‘재현성’이라는 세 가지 지표와 이를 시각화하는 품질 다이어그램을 제안한다. 재현성은 셰넌 엔트로피로 정량화하고, 자원 제한 하에서 알고리즘을 선택하는 의사결정 규칙을 정의한다. 16‑큐비트 QUBO 인스턴스에 대해 CVaR 비용 함수와 다양한 샷 수를 적용한 실험을 수행해 제안 프레임워크의 실용성을 입증한다.

상세 분석

이 연구는 변분 양자 알고리즘(VQA)의 평가에 필요한 핵심 요소를 세 가지 메트릭으로 구조화한다. 첫째, ‘실현 가능성(F)’은 사전에 정의한 성공 확률 임계값(p_threshold) 이상으로 전역 최소값을 측정할 확률을 적분해 구한다. 이는 알고리즘이 실제 문제 해결에 어느 정도 성공 가능성을 가지고 있는지를 가늠하게 해준다. 둘째, ‘품질(Q)’은 성공 확률(p_min)과 회로 호출 횟수(n_calls)를 정규화한 2차원 품질 다이어그램 D=