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

Австралиец нашел прижизненные фотографии вымершего почти сто лет назад бандикута Австралиец нашел прижизненные фотографии вымершего почти сто лет назад бандикута

Куратор музея обнаружил в архивах черно-белые фотографии бандикута

N+1
Александр Рогов — о Бали, мини-юбках не для всех и трендах весны Александр Рогов — о Бали, мини-юбках не для всех и трендах весны

Стилист Александр Рогов — об отдыхе на Бали и отношениях с мамой

Cosmopolitan
Дипфейк и верификация видео: как не стать жертвой обмана Дипфейк и верификация видео: как не стать жертвой обмана

Как обезопасить себя от дипфейков и мошеннических видео

Правила жизни
Главные признаки «почти идеального» партнера Главные признаки «почти идеального» партнера

Качества, которыми должен обладать партнер, чтобы отношения с ним были здоровыми

Psychologies
Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки Как нас обманывает Disney: чем на самом деле заканчиваются популярные детские сказки

Почти у каждой сказки, которую вы читали в детстве, есть версия 18+...

ТехИнсайдер
Совсем другой человек Совсем другой человек

Что происходит после того, как фильм о любви противоположностей заканчивается?

Cosmopolitan
Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века Как Конан Дойл стал Шерлоком Холмсом, расследовал загадочное убийство и исправил одну из крупнейших судебных ошибок XX века

Шерлок им бы гордился

Maxim
Геополитические конфликты из-за энергетической безопасности Геополитические конфликты из-за энергетической безопасности

Отрывок из книги Дэниела Ергина «Новая карта мира»

СНОБ
Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя

Как сейчас выглядят звезды «Служебного романа»

Cosmopolitan
Почему есть грибы полезно и для организма, и для планеты Почему есть грибы полезно и для организма, и для планеты

Рассказываем о всех особенностях грибов и развеиваем мифы о них

РБК
«Титаники» наших дней: чем опасны круизы сегодня «Титаники» наших дней: чем опасны круизы сегодня

Часть романтики морских путешествий состоит в ощущении опасности

Популярная механика
Поверх барьеров Поверх барьеров

9 мостов, представляющих культурное наследие человечества

Вокруг света
Дар неудачи Дар неудачи

Отпустите детей – они сами справятся

kiozk originals
Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу Почему собаки едят сухой корм, и могут ли они перейти на «человеческую» пищу

Веками собаки «подъедали» за человеком, почему теперь мы кормим их сухим кормом?

Популярная механика
Стала красивее,чем Хюррем: как изменилась Мерьем Узерли после пластики и диеты Стала красивее,чем Хюррем: как изменилась Мерьем Узерли после пластики и диеты

Мерьем Узерли расцвела, как прекрасный восточный цветок

Cosmopolitan
Полтора века безумия: как изучали шизофрению раньше и изучают сейчас Полтора века безумия: как изучали шизофрению раньше и изучают сейчас

О безумии людям известно с давних времен

Популярная механика
Абьюз: как распознать моральное насилие и что делать Абьюз: как распознать моральное насилие и что делать

Как понять, что вы столкнулись с эмоциональным насилием в отношениях?

РБК
Погода, климат и жизнь птиц Погода, климат и жизнь птиц

Изменение поведения птиц — верный признак смены климатического сезона

Наука и жизнь
Как сложилась судьба актрис из советских киносказок Как сложилась судьба актрис из советских киносказок

Принцессы и королевы, которых мы обожали в детстве, что с ними стало?

Cosmopolitan
Первое фото, первое селфи, — все пионеры фотографии в одном месте Первое фото, первое селфи, — все пионеры фотографии в одном месте

По этим самым старым в своем роде снимкам легко оценить прогресс фотографии

Maxim
«Настоящий страх — когда тебя встречает пьяный»: реальные истории курьеров «Настоящий страх — когда тебя встречает пьяный»: реальные истории курьеров

Курьеры рассказывают, с чем они сталкивались на работе

Cosmopolitan
«Нищебродов прошу не писать»: могут ли деньги сделать вас настоящим мужчиной «Нищебродов прошу не писать»: могут ли деньги сделать вас настоящим мужчиной

Григорий Туманов — о том, как связаны маскулинность и деньги

Forbes
Парусные самолёты: бывает и такое! Парусные самолёты: бывает и такое!

Как летательные аппараты оснастили парусом

Популярная механика
История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет» История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет»

«Полет» — сериал о внутренней катастрофе и кризисе

Forbes
«Я ухожу, а вы остаетесь»: самые известные цитаты из фильмов с Андреем Мягковым «Я ухожу, а вы остаетесь»: самые известные цитаты из фильмов с Андреем Мягковым

Крылатые фразы, принадлежащие героям Андрея Мягкова

Cosmopolitan
Мал, да удал: мини-сериалы 2020-го года, от которых невозможно оторваться! Мал, да удал: мини-сериалы 2020-го года, от которых невозможно оторваться!

Лучшие мини-сериалы 2020-го года

Cosmopolitan
Почему Пентагон недоволен самолетом F-35 Почему Пентагон недоволен самолетом F-35

Истребители-бомбардировщики F-35 оказались почти непригодны к эксплуатации

Популярная механика
Стрижка не удалась? Как выйти из салона довольной волосами — 5 советов мастера Стрижка не удалась? Как выйти из салона довольной волосами — 5 советов мастера

Как клиенту подготовиться к визиту в парикмахерскую и что обсудить с мастером?

Cosmopolitan
«Зай, а что тут нажать?»: почему мужчины беспомощны в быту (или делают вид) «Зай, а что тут нажать?»: почему мужчины беспомощны в быту (или делают вид)

Почему мужчины верят, что не в состоянии справиться с домашними обязанностями

Cosmopolitan
Тайна перевала Дятлова: неожиданный источник разгадки Тайна перевала Дятлова: неожиданный источник разгадки

Удалось ли современной науке разгадать тайну перевала Дятлова?

Cosmopolitan
Открыть в приложении