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

Минус вайб Минус вайб

Чем опасно доверять написание кода нейросетям?

N+1
10 фильмов о плохих парнях, которых мы все обожаем 10 фильмов о плохих парнях, которых мы все обожаем

Все большие девочки обожают плохих парней - особенно в кино

Cosmopolitan
Дружелюбный инсайдер: как ИИ становится новым каналом утечек Дружелюбный инсайдер: как ИИ становится новым каналом утечек

ИИ против безопасности: почему компании теряют данные через ChatGPT

Forbes
7 диких развлечений наших предков 7 диких развлечений наших предков

В XIX веке люди умели повеселиться: у тебя нынешнего волосы встанут дыбом

Maxim
Тишина в голове: может ли человек какое-то время вообще ни о чем не думать? Тишина в голове: может ли человек какое-то время вообще ни о чем не думать?

Можем ли мы добиться абсолютной ментальной тишины в голове?

ТехИнсайдер
Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока

Ресторатор Евгений Ничипурук — это человек-мотор, который все успевает

РБК
Тысячи болезненных укусов: как ведут себя интернет-тролли и что чувствуют их жертвы Тысячи болезненных укусов: как ведут себя интернет-тролли и что чувствуют их жертвы

Отрывок из книги «Я так не хотела» адвоката Кэрри Голдберг об интернет-троллях

Forbes
Новая этика или новый тоталитаризм? Куда делась свобода слова в интернете Новая этика или новый тоталитаризм? Куда делась свобода слова в интернете

Почему рано или поздно нам всем придется привыкнуть к новой цифровой реальности

Esquire
Смерть от совещаний Смерть от совещаний

Совещания могут стать веселым и невероятно эффективным рабочим инструментом

kiozk originals
Как ленинградские ученые погибли от голода среди мешков продовольствия Как ленинградские ученые погибли от голода среди мешков продовольствия

Съесть эти семена — означало лишить человечество образцов семян редких растений

Maxim
Ученые смоделировали глобальную тектоническую историю Земли за миллиард лет Ученые смоделировали глобальную тектоническую историю Земли за миллиард лет

Глобальная реконструкция тектонических перемещений литосферных плит Земли

N+1
Существовала ли легендарная библиотека Ивана Грозного? Существовала ли легендарная библиотека Ивана Грозного?

Библиотека Ивана Грозного — предмет острых научных дискуссий

Культура.РФ
Самая большая свалка электроники и еще четыре места на Земле с самыми экстремальными условиями Самая большая свалка электроники и еще четыре места на Земле с самыми экстремальными условиями

В этих экстремальных местах живут люди

Maxim
Можно ли сделать иммунную систему сильнее или это миф Можно ли сделать иммунную систему сильнее или это миф

Йогурт или аскорбинка вряд ли помогут вам «усилить» иммунитет

Популярная механика
Как стать бизнесменом: подробное руководство для тех, кто хочет зарабатывать Как стать бизнесменом: подробное руководство для тех, кто хочет зарабатывать

Рассказываем, как стать бизнесменом с нуля и не облажаться по полной программе.

Playboy
От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви

Фильмы о том, что любовь может случиться внезапно

Cosmopolitan
«Самое страшное в жизни — не ошибаться»: почему нужно овладеть искусством провала «Самое страшное в жизни — не ошибаться»: почему нужно овладеть искусством провала

Как воспринимают ошибки общество, наша психика и мозг

Forbes
На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма

Слабые вертикальные смещения поверхности сообщают о движении магмы на глубине

N+1
Ад каннибалов: какой получилась игра-хоррор Little Nightmares II Ад каннибалов: какой получилась игра-хоррор Little Nightmares II

Little Nightmares II — продолжение игры мире, где взрослые охотятся на детей

Esquire
Экстремальное сжатие силиката магния помогло воссоздать условия земной мантии Экстремальное сжатие силиката магния помогло воссоздать условия земной мантии

Ученым понадобилось сжать силикат магния, чтобы смоделировать мантию планеты

N+1
Свет заставил полимерные диски левитировать в условиях мезосферы Свет заставил полимерные диски левитировать в условиях мезосферы

Ученые изготовили полимерные диски, способные летать в вакууме

N+1
Я не подарок Я не подарок

Есть ли надежда, что когда-нибудь эти странные подарки закончатся в продаже?

Cosmopolitan
Элена Ферранте: Любовь в тягость Элена Ферранте: Любовь в тягость

Первая глава романа Элены Ферранте

СНОБ
Она ест одни сладости! Она ест одни сладости!

Как скорректировать пищевые привычки ребенка?

Лиза
Как устроена выставка Cartier в Эрмитаже Как устроена выставка Cartier в Эрмитаже

Выставка Cartier — итог партнерства музея и французского ювелирного дома

РБК
Внедорожник быстрее Ferrari: тест-драйв GMC Typhoon Внедорожник быстрее Ferrari: тест-драйв GMC Typhoon

Этот автомобиль можно считать дедушкой всех современных суперкроссоверов

РБК
Не только родинки: 7 признаков меланомы, которые просто не замечают Не только родинки: 7 признаков меланомы, которые просто не замечают

Меланома – одно из самых опасных онкологических заболеваний

Cosmopolitan
Как сходить в кафе с собакой, чтобы в твоем счете не было разбитой посуды и покусанных посетителей Как сходить в кафе с собакой, чтобы в твоем счете не было разбитой посуды и покусанных посетителей

7 советов от кинологов для удачного вывода твоего четвероногого друга в свет

Maxim
Риналь Мухаметов: «Мне не нравится слово «брак» Риналь Мухаметов: «Мне не нравится слово «брак»

Актер театра и кино – о бытовых условностях и космическом вакууме

Cosmopolitan
«Мы должны сделать комфорт максимально изысканным» «Мы должны сделать комфорт максимально изысканным»

Дизайн-директор Brioni Норберт Штумпфль о законах бренда и новой коллекции

Weekend
Открыть в приложении