組合優(yōu)化問題 (COP) 在許多不同領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如物流、供應(yīng)鏈管理、機(jī)器學(xué)習(xí)、材料設(shè)計(jì)和藥物發(fā)現(xiàn)等，用于尋找復(fù)雜問題的最佳解決方案。使用經(jīng)典計(jì)算機(jī)來解決這些問題通常需要非常密集的計(jì)算，因此使用量子計(jì)算機(jī)解決 COP 引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。
量子計(jì)算機(jī)利用疊加的量子特性，使用專門的量子位，可以以無限但包含的 0 或 1 或兩者的任意組合狀態(tài)存在，來快速解決大型問題。然而，當(dāng) COP 涉及約束時，絕熱量子退火等傳統(tǒng)量子算法很難在量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時間內(nèi)獲得接近最優(yōu)的解決方案。
量子技術(shù)的最新進(jìn)展催生了量子退火器和門型量子器件等設(shè)備，為解決 COP 提供了合適的平臺。不幸的是，它們?nèi)菀资艿皆肼暤挠绊?，這限制了它們在計(jì)算成本較低的量子算法中的適用性。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，日本早稻田大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程系助理教授 Tatsuhiko Shirai 和 Nozomu Tokawa 教授最近開發(fā)了一種后處理變分調(diào)度量子算法(pVSQA)。他們的研究發(fā)表在《IEEE Transactions on Quantum Engineering》雜志上。
“使用量子設(shè)備解決 COP 的兩種主要方法是變分調(diào)度和后處理。我們的算法將變分調(diào)度與后處理方法相結(jié)合，將不可行的解決方案轉(zhuǎn)化為可行的解決方案，使我們能夠在有限的 COP 上實(shí)現(xiàn)接近最優(yōu)的解決方案。量子退火器和基于門的量子計(jì)算機(jī)，”白井博士解釋道。
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