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

Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд Колорадские жабы оказались под угрозой из-за высокого спроса на их психоактивный яд

Почему снижается численность колорадских жаб

N+1
Находитесь в безвыходной ситуации? Медитация поможет найти решение Находитесь в безвыходной ситуации? Медитация поможет найти решение

Расставить приоритеты и понять, куда двигаться, помогут практики осознанности.

Psychologies
Как роботы захватывали ПМЭФ: от диковинки до обыденности Как роботы захватывали ПМЭФ: от диковинки до обыденности

Как на примере роботов ПМЭФ можно проследить путь прорывной технологии

Inc.
Бадомедики Бадомедики

Что такое БАДы и что с ними делать?

Maxim
Что такое «сухой запой» и что не так с решением жить в трезвости Что такое «сухой запой» и что не так с решением жить в трезвости

Что такое «сухой запой», почему так происходит и как спастись

Maxim
Мировой уровень Мировой уровень

Пять глобальных предпринимателей из России, известных далеко за пределами Рунета

Forbes
10 потрясающих особенностей Плутона 10 потрясающих особенностей Плутона

Станция «Новые горизонты» достигла Плутона: какую информацию удалось собрать

Популярная механика
Зачем ученые подсчитывают фекалии рыб в мировом океане Зачем ученые подсчитывают фекалии рыб в мировом океане

Рыбные фекалии полны углерода, а океан полон фекалий

Популярная механика
6 сигналов того, что ваш партнер ведет себя незрело 6 сигналов того, что ваш партнер ведет себя незрело

Определить эмоциональную незрелость другого человека не так-то просто

Psychologies
Жизнь на полной мощности Жизнь на полной мощности

Управление энергией – ключ к высокой эффективности, здоровью и счастью

kiozk originals
Слегка размытый человек: что не так с документальным фильмом про Билли Айлиш Слегка размытый человек: что не так с документальным фильмом про Билли Айлиш

«Слегка размытый мир» — документальный фильм про Билли Айлиш

Forbes
Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки

Противники Навального любят вспоминать о его националистическом прошлом

СНОБ
Паоло Солери и Arcosanti: как построить Бога Паоло Солери и Arcosanti: как построить Бога

Дом Паоло Солери называется Cosanti, то есть что-то вроде «дело против»

Weekend
Инстинкт собирательства Инстинкт собирательства

Российские женщины-коллекционеры и галеристы о значимых работах из их собраний

Robb Report
Цифровое бессмертие Цифровое бессмертие

Sensorium Galaxy – VR-платформа, которая способна преобразить нашу жизнь

Популярная механика
Солнечный свет помог в создании прозрачной древесины Солнечный свет помог в создании прозрачной древесины

Ученые сделали производство прозрачной древесины экологичнее, эффективнее, проще

N+1
Сооснователь «Моторики»: «Если сравнивать рынок запчастей для киборгов с рынком смартфонов, то сейчас мы в 1990-х» Сооснователь «Моторики»: «Если сравнивать рынок запчастей для киборгов с рынком смартфонов, то сейчас мы в 1990-х»

Василий Хлебников — о протезах рук, аналитике по их использованию и медтехе

VC.RU
Интервью с Владимиром Золотухиным и премьера клипа Zoloto Интервью с Владимиром Золотухиным и премьера клипа Zoloto

Интервью с Владимиром Золотухиным о поэзии, поколении и протестах

СНОБ
Разговор на кухне Разговор на кухне

О самых свежих трендах в организации кухонных пространств

SALON-Interior
Распределенные вычисления на компьютерах добровольцев помогли найти новый пульсар-«черную вдову» Распределенные вычисления на компьютерах добровольцев помогли найти новый пульсар-«черную вдову»

Он разрушает своего маломассивного компаньона

N+1
10 душераздирающих фильмов, которые заставят вас плакать 10 душераздирающих фильмов, которые заставят вас плакать

10 чудесных лент, во время просмотра которых мы можете заплакать!

Cosmopolitan
Только хорошее: как получать радость от покупок и дарить ее другим Только хорошее: как получать радость от покупок и дарить ее другим

Как научиться радоваться жизни, красивым вещам и даже автомобильным пробкам

Cosmopolitan
7 важных книг о старении и долголетии, которые стоит прочесть 7 важных книг о старении и долголетии, которые стоит прочесть

Каков лимит у молодости? Почему мы стареем?

Популярная механика
Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей

Как выбрать площадку для маркетплейса и какие подводные камни могут возникнуть?

Inc.
Как обнаружить радиацию при помощи смартфона Как обнаружить радиацию при помощи смартфона

Насколько точны мобильные приложения, превращающие телефоны в дозиметры?

Популярная механика
Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви

Лучшие турецкие сериалы

Cosmopolitan
«Летающий банан» — пять серьезных фактов про самый смешной вертолет в истории «Летающий банан» — пять серьезных фактов про самый смешной вертолет в истории

Банана, банана-мама…

Maxim
Квантовый вычислитель оказался сильнее классического в прикладной задаче Квантовый вычислитель оказался сильнее классического в прикладной задаче

Новая задача для квантового вычислителя с реальным возможным применением

N+1
«Погребальный звон по карьере Вуди Аллена»: на HBO вышло расследование о семье режиссера «Погребальный звон по карьере Вуди Аллена»: на HBO вышло расследование о семье режиссера

В чем суть конфликта в семье Вуди Аллена и как мир воспринял новое расследование

Forbes
Спала с сыном, отрезала голову мужу: последняя женщина, которую сожгли на костре Спала с сыном, отрезала голову мужу: последняя женщина, которую сожгли на костре

История последней женщины, которую сожгли на костре

Cosmopolitan
Открыть в приложении