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

Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне Физики объяснили радиальные полосы вокруг посадочных модулей на Луне

Почему узоры от спускаемых На Луну космических аппаратов практически идентичны?

N+1
«Мы суровый северный народ»: Юрий Колокольников — о Нолане, «Крюке» и образе плохих русских «Мы суровый северный народ»: Юрий Колокольников — о Нолане, «Крюке» и образе плохих русских

Актер Юрий Колокольников об изменениях в киноиндустрии в России и на Западе

Forbes
Один снимок, миллион проблем: почему не стоит публиковать фото посадочного талона в социальных сетях Один снимок, миллион проблем: почему не стоит публиковать фото посадочного талона в социальных сетях

Чем рискуют те, кто решился на традиционное фото с посадочным талоном?

ТехИнсайдер
Что ты мне привез? Что ты мне привез?

Разбираемся на реальном примере, насколько выгодна доставка продуктов

Cosmopolitan
Наши предки не были плотоядными. Вот что они ели на самом деле Наши предки не были плотоядными. Вот что они ели на самом деле

Наши предки, охотники и собиратели, не были плотоядными пещерными людьми

ТехИнсайдер
Смертельный номер: несчастные случаи, произошедшие на съемках фильмов Смертельный номер: несчастные случаи, произошедшие на съемках фильмов

Фильмы, во время съемок которых произошли чудовищные трагедии

Cosmopolitan
Как правильно брить подмышки: полное руководство для гладкого результата Как правильно брить подмышки: полное руководство для гладкого результата

К процессу бритья надо подходить с умом

Playboy
Чему нас учит измена и как она может изменить нашу жизнь к лучшему Чему нас учит измена и как она может изменить нашу жизнь к лучшему

Что произошло между двумя людьми, раз союз затрещал по швам

Psychologies
Приз за подписку: как устроены и чем оборачиваются розыгрыши в Instagram Приз за подписку: как устроены и чем оборачиваются розыгрыши в Instagram

Как устроены гивы в инстаграме и почему вокруг них так много скандалов?

РБК
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
Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера

Ученые изучили атмосферу горячего юпитера WASP-31b

N+1
Египтологи восстановили историю египетской мумии в глиняном панцире Египтологи восстановили историю египетской мумии в глиняном панцире

Твердая оболочка использовалась для восстановления поврежденного тела мумии

N+1
Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти

Когда уйдет Александр Лукашенко

Forbes
Размер ноги, длина пальцев и женская простата. Мифы и поверья вокруг секса Размер ноги, длина пальцев и женская простата. Мифы и поверья вокруг секса

Разбираемся в стереотипах вокруг секса

СНОБ
Гимн насилию, порно, жестокости и кино от Гаспара Ноэ Гимн насилию, порно, жестокости и кино от Гаспара Ноэ

Гордей Петрик сравнивает два фильма Гаспара Ноэ: «Необратимость» и «Вечный свет»

СНОБ
В центре французского города нашли римский особняк с мраморной мозаикой и системой отопления В центре французского города нашли римский особняк с мраморной мозаикой и системой отопления

Археологи обнаружили на юге Франции остатки двух римских городских усадеб

N+1
Галадриэль или королева Елизавета I: 10 лучших ролей Кейт Бланшетт Галадриэль или королева Елизавета I: 10 лучших ролей Кейт Бланшетт

Список обязательных к просмотру фильмов с участием Кейт Бланшетт

Cosmopolitan
Бенедикт Камбербэтч: «Дети – лучший якорь в нашем плаванье» Бенедикт Камбербэтч: «Дети – лучший якорь в нашем плаванье»

Трудно поверить, но Бенедикт Камбербэтч считает себя личностью вполне заурядной

Psychologies
Старые письма о главном: как писатели признавались в любви Старые письма о главном: как писатели признавались в любви

Лучшие любовные письма писателей

Esquire
10 детективов, которые отлично тренируют мозг 10 детективов, которые отлично тренируют мозг

Подборка лучших детективных фильмов и сериалов

Cosmopolitan
Anti-age: 7 правил Anti-age: 7 правил

Чтобы замедлить старение кожи, не обязательно прибегать к салонным процедурам

Добрые советы
Как сделать верный выбор? Находим ответ с помощью метафорических карт Как сделать верный выбор? Находим ответ с помощью метафорических карт

Как самостоятельно находить ответы на свои вопросы с помощью метафорических карт

Psychologies
Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам

Нетопырей-карликов привлекают ветряки

N+1
Песнь льда и пломбира Песнь льда и пломбира

Лиза Туктамышева – просто красивая девушка, которая любит мороженое!

Maxim
Что смотреть: 7 самых ярких исторических сериалов Что смотреть: 7 самых ярких исторических сериалов

Дальние страны и великолепные костюмы - вы глаз не сможете оторвать от экрана

Cosmopolitan
7 нелепых теорий древних ученых о сексе 7 нелепых теорий древних ученых о сексе

Человечество занималось подробным изучением секса задолго до появления ученых

Maxim
Биолог — об исчезающих видах, экоциде и предсказании эпидемий Биолог — об исчезающих видах, экоциде и предсказании эпидемий

Сколько существует видов жизни на Земле

РБК
«Меня все видят — это важно!» «Меня все видят — это важно!»

Кирилл Кяро — о комфорте, габаритах и экстремальных ситуациях на дорогах

OK!
Пористый полимерный каркас позволил мышам эффективней нарастить мышечные клетки Пористый полимерный каркас позволил мышам эффективней нарастить мышечные клетки

Ученые предложили использовать пористый материал в тканевой инженерии

N+1
«Истинный сын американского Юга»: Мэттью Макконахи вспоминает советы мамы и детство в Техасе «Истинный сын американского Юга»: Мэттью Макконахи вспоминает советы мамы и детство в Техасе

Отрывок из дневников актера Мэттью Макконахи

Forbes
Открыть в приложении