用于离散优化的量子算法中的编码权衡和设计工具包：着色、路由、调度和其他问题

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尼古拉斯·PD·萨瓦亚¹, 阿尔伯特·T·施密茨²和斯图尔特·哈德菲尔德^3,4

¹英特尔实验室，英特尔公司，美国加利福尼亚州圣克拉拉 95054 [nicolas.sawaya@intel.com]
²英特尔实验室，英特尔公司，希尔斯伯勒，俄勒冈州 97124，美国
³美国宇航局艾姆斯研究中心量子人工智能实验室，莫菲特菲尔德，加利福尼亚州 94035，美国
⁴USRA 高级计算机科学研究所，山景城，加利福尼亚州，94043，美国

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抽象

具有挑战性的组合优化问题在科学和工程中普遍存在。最近在不同的设置中开发了几种用于优化的量子方法，包括精确和近似求解器。针对这一研究领域，本手稿具有三个不同的目的。首先，我们提出了一种直观的方法来综合和分析离散（即基于整数的）优化问题，其中问题和相应的算法原语使用与编码无关的离散量子中间表示（DQIR）来表达。与之前的方法相比，这种紧凑的表示通常可以实现更有效的问题编译、不同编码选择的自动分析、更容易的可解释性、更复杂的运行时过程和更丰富的可编程性，我们通过许多示例对此进行了演示。其次，我们进行数值研究，比较几种量子位编码；结果显示了一些初步趋势，有助于指导针对特定硬件集以及特定问题和算法的编码选择。我们的研究包括与图形着色、旅行推销员问题、工厂/机器调度、金融投资组合再平衡和整数线性规划相关的问题。第三，我们设计了高达 16 级量子变量的低深度图衍生部分混合器 (GDPM)，证明紧凑（二进制）编码比以前理解的更适合 QAOA。我们期望这个包含编程抽象和低级构建块的工具包能够帮助设计离散组合问题的量子算法。

用于离散优化的量子算法中的编码权衡和设计工具包：着色、路由、调度和其他问题 PlatoBlockchain 数据智能。垂直搜索。人工智能。

特色图片：图导出的部分混合器 (GDPM)，用于在实现 QAOA 等时将 3 量子位变量限制为 6 个状态。

►BibTeX数据

@article{Sawaya2023encodingtradeoffs，doi = {10.22331/q-2023-09-14-1111}，url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-09-14-1111}，title = {编码贸易用于离散优化的量子算法中的关闭和设计工具包：着色、路由、调度和其他问题}，作者 = {Sawaya，Nicolas PD 和 Schmitz，Albert T 和 Hadfield，Stuart}，期刊 = {{Quantum}}，issn = {2521-327X}，出版商 = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}，卷 = {7}，页数 = {1111}，月份 = 九月，年份 = { 2023} }

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被引用

[1] Nicolas PD Sawaya、Daniel Marti-Dafcik、Yang Ho、Daniel P Tabor、David Bernal、Alicia B Magann、Shavindra Premaratne、Pradeep Dubey、Anne Matsuura、Nathan Bishop、Wibe A de Jong、Simon Benjamin、Ojas D Parekh、 Norm Tubman、Katherine Klymko 和 Daan Camps，“HamLib：用于对量子算法和硬件进行基准测试的哈密顿量库”，的arXiv：2306.13126, (2023).

[2] Federico Dominguez、Josua Unger、Matthias Traube、Barry Mant、Christian Ertler 和 Wolfgang Lechner，“量子计算的编码独立优化问题公式”，的arXiv：2302.03711, (2023).

[3] Nicolas PD Sawaya 和 Joonsuk Huh，“改进了用于转换概率的资源可调近期量子算法，及其在物理和变分量子线性代数中的应用”，的arXiv：2206.14213, (2022).

以上引用来自 SAO / NASA广告（最近成功更新为2023-09-17 01:11:40）。该列表可能不完整，因为并非所有发布者都提供合适且完整的引用数据。

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Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-09-14-1111/

时间戳记： 2023 年 9 月 14 日

时间戳记： 2024 年 2 月 13 日

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