Правильная формулировка задачи может уменьшить число кубитов

N+1Hi-Tech

Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям

Оксана Борзенкова

Ученые исследовали новый способ решения проблемы малого числа кубитов квантовых вычислителей для решения реальных оптимизационных задач. Они пошли не по пути увеличения мощности компьютеров, а решили подстраивать формулировки решаемых ими задачи в нужном направлении. Исследователи показали, как квантовый компьютер может справиться с разными вариациями задачи маршрутизации транспорта. Работа опубликована в журнале IEEE Transactions on Quantum Engineering.

Одними из самых сложных с точки зрения классических вычислителей и наиболее перспективными с точки зрения квантовых можно назвать задачи, принадлежащие классу квадратичной неограниченной бинарной оптимизации (QUBO, quadratic unbounded binary optimization). Но важнее всего то, что эти оптимизационные задачи встречаются в реальной жизни — от экономики и финансов до машинного обучения. Поэтому их исследование и развитие возможностей квантовых вычислений для решения может принести видимую пользу.

Переменные в таких задачах могут принимать значения 0 или 1 (бинарные), а цель задачи — оптимизация какой-нибудь заданной функции. Обычно, нужно что-то минимизировать (например, время, расходы, расстояние) или максимизировать (прибыль, заполнение рюкзака) и при этом соблюдать необходимые условия. Один из старейших примеров оптимизационной задачи — задача коммивояжера. Коммивояжер выезжает из своего города, направляется по делам в разные города и хочет знать оптимальный маршрут для того, чтобы попасть в каждый город и вернуться обратно выгоднее всего. Критериями выгодности могут быть время, расстояние, стоимость поездки или все вместе.

Если перевести задачу на математический язык, то получится граф, вершины которого — города, грани — дороги между ними, а их веса могут быть расстоянием между городами, стоимостью билета или прибылью, которую можно получить в городе. Чем больше городов, тем больше вариантов путей есть у коммивояжера. Для 4 городов помимо города старта число вариантов обхода составит 4! = 24, а для 10 уже 10! = 3628800. Но это еще не самое страшное, потому что из-за наличия условий на путешествие коммивояжера, вероятность того, что найдется хоть какое-то решение, оказывается очень маленькой. Для решения задачи нужно не просто какое-то, но оптимальное решение, поэтому перебор вариантов на классическом компьютере оказывается долгим и неэффективным.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Робоголубь с настоящими перьями в крыльях и хвосте научился летать по-птичьи Робоголубь с настоящими перьями в крыльях и хвосте научился летать по-птичьи

Робоголубь управляет полетом за счет изменения формы крыльев и поворотов хвоста

N+1
Физики провели химическую реакцию с одним атомом резерфордия Физики провели химическую реакцию с одним атомом резерфордия

Физики экспериментально доказали плохую растворимость гидроксида резерфордия

N+1
Это я беру на себя: почему бизнес все чаще размещает IT-решения на своих серверах Это я беру на себя: почему бизнес все чаще размещает IT-решения на своих серверах

Почему бизнес предпочитает развивать свою IT-инфраструктуру?

Forbes
Роскошь Востока: турецкие сериалы для тех, кому понравился «Великолепный век» Роскошь Востока: турецкие сериалы для тех, кому понравился «Великолепный век»

Самые успешные сериальные проекты турецкого кинематографа

Cosmopolitan
«Мне ни на что не хватает!»: 4 типа отношения к деньгам «Мне ни на что не хватает!»: 4 типа отношения к деньгам

Как нормализовать свое отношение к деньгам?

Psychologies
Паразительная медицина Паразительная медицина

Откуда взялась идея лечиться кишечными червями

N+1
Сцепились языками Сцепились языками

Александр Добровинский объясняет, как в юности накопил большой словарный запас

Tatler
Как возраст влияет на Как возраст влияет на

Как сперматозоиды крыс меняются с возрастом

Популярная механика
Хорошо в меру Хорошо в меру

Омолаживающие процедуры и кремы могут давать и обратный эффект

Лиза
Новая Lada Niva Travel: первые впечатления за рулем Новая Lada Niva Travel: первые впечатления за рулем

Дебют обновленной Lada Niva

РБК
Штаны вместо юбки: как на самом деле одевалась Хюррем Султан: сериал VS жизнь Штаны вместо юбки: как на самом деле одевалась Хюррем Султан: сериал VS жизнь

Как же на самом деле одевалась Роксолана в реальной жизни

Cosmopolitan
13 шагов, чтобы наладить грудное вскармливание, если мало молока 13 шагов, чтобы наладить грудное вскармливание, если мало молока

Врач-педиатр рассказывает, как наладить лактицию

9 месяцев
Кашляю, задыхаюсь, умираю: как живет женщина с аллергией на мужа Кашляю, задыхаюсь, умираю: как живет женщина с аллергией на мужа

Они не подозревали, что из-за странной болезни их семейная жизнь разладится

Cosmopolitan
Как решить финансовые проблемы: руководство для тех, кто не хочет погрязнуть в долгах Как решить финансовые проблемы: руководство для тех, кто не хочет погрязнуть в долгах

Как справиться с денежными трудностями и начать относиться к деньгам рационально

Playboy
Бизнесмен Тихон Смыков вспоминает, как в России появились Nokia, Apple, Nike и LEGO Бизнесмен Тихон Смыков вспоминает, как в России появились Nokia, Apple, Nike и LEGO

Тихон Смыков о том, как отечественный рынок ретейла поднимался с колен

GQ
«Рыцари справедливости» – фильм-притча, который притворяется боевиком «Рыцари справедливости» – фильм-притча, который притворяется боевиком

«Рыцари справедливости» доказывают, что жизнь – это хаос

GQ
5 ошибок сооснователя Playkey Егора Гурьева 5 ошибок сооснователя Playkey Егора Гурьева

Егор Гурьев, сооснователь Playkey, поделился ошибками своей команды

Inc.
Северный «биток»: как устроен бизнес первого в российской Арктике майнинг-отеля Северный «биток»: как устроен бизнес первого в российской Арктике майнинг-отеля

Как устроена первая криптоферма в российской Арктике?

Forbes
«Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского «Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского

Какие сюрпризы принес зрителям новый сериал «Полет»?

Psychologies
Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия

Прототипы героев фильмов о выживании и опасных путешествиях

Cosmopolitan
Анализ: Сила притяжения Анализ: Сила притяжения

Мы связаны с другими

Psychologies
Накорми меня, если сможешь Накорми меня, если сможешь

Эксперт: как приучить ребенка к здоровой и полезной пище

Лиза
Как живут отцы, воспитывающие особенных детей Как живут отцы, воспитывающие особенных детей

Рассказываем о настоящих мужчинах, которые каждый день борются за своих детей

GQ
Идущие вместе Идущие вместе

Похоже, в моде, как некогда в искусстве, появляются свои школы

Vogue
Три мысли о зрелом возрасте Три мысли о зрелом возрасте

Как принять свою новую идентичность и полюбить новую себя

Psychologies
Бьюти-гаджеты Бьюти-гаджеты

Разбираемся в популярных девайсах для лица

Лиза
В Уэльсе нашелся один из вероятных предков Стоунхенджа В Уэльсе нашелся один из вероятных предков Стоунхенджа

Монолиты из каменного круга Ваун Маун могли войти в состав Стоунхенджа

N+1
«И все-таки она вертится» и еще 4 фейковые цитаты великих людей «И все-таки она вертится» и еще 4 фейковые цитаты великих людей

Разбираемся, кто же что сказал на самом деле. Или не говорил

Cosmopolitan
Древнейший духовой инструмент из раковины протрубил впервые за 18000 лет Древнейший духовой инструмент из раковины протрубил впервые за 18000 лет

Палеолитический аналог рога изготовили и раскрасили люди мадленской культуры

N+1
Путь к новой себе Путь к новой себе

«Меняю жизнь!» Сколько раз вы себе это говорили? Может, пора действовать?

Добрые советы
Открыть в приложении