論文の概要: Model Predictive Control for Finite Input Systems using the D-Wave Quantum Annealer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.01400v2
• Date: Mon, 27 Jan 2020 01:53:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-14 03:16:13.678918
• Title: Model Predictive Control for Finite Input Systems using the D-Wave Quantum Annealer
• Title（参考訳）: D波量子アニールを用いた有限入力系のモデル予測制御
• Authors: Daisuke Inoue, Hiroaki Yoshida
• Abstract要約: D-Wave量子アニールは、新しい計算アーキテクチャとして登場し、大きな関心を集めている。 本稿では,量子アニールを用いたモデル予測制御(MPC)アルゴリズムを提案する。 スプリング・マス・ダンパーシステムの安定化と動的オーディオ量子化という2つの実用的応用を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.83782736808514
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The D-Wave quantum annealer has emerged as a novel computational architecture that is attracting significant interest, but there have been only a few practical algorithms exploiting the power of quantum annealers. Here we present a model predictive control (MPC) algorithm using a quantum annealer for a system allowing a finite number of input values. Such an MPC problem is classified as a non-deterministic polynomial-time-hard combinatorial problem, and thus real-time sequential optimization is difficult to obtain with conventional computational systems. We circumvent this difficulty by converting the original MPC problem into a quadratic unconstrained binary optimization problem, which is then solved by the D-Wave quantum annealer. Two practical applications, namely stabilization of a spring-mass-damper system and dynamic audio quantization, are demonstrated. For both, the D-Wave method exhibits better performance than the classical simulated annealing method. Our results suggest new applications of quantum annealers in the direction of dynamic control problems.
• Abstract（参考訳）: D-Wave量子アニールは、大きな関心を集めている新しい計算アーキテクチャとして登場したが、量子アニールのパワーを利用する実用的なアルゴリズムはわずかである。 本稿では,有限個の入力値を持つシステムに対して,量子アニールを用いたモデル予測制御(MPC)アルゴリズムを提案する。 このようなMPC問題は非決定論的多項式時間ハード組合せ問題に分類されるため、従来の計算システムではリアルタイム逐次最適化が難しい。 我々は、元のmpc問題を二元最適化問題に変換し、d-wave量子アニーラによって解くことで、この困難を回避する。 spring-mass-damperシステムの安定化と動的オーディオ量子化という2つの実用的な応用が実証されている。 D-Wave法は従来の模擬焼鈍法よりも優れた性能を示す。 この結果から,動的制御問題に対する量子アニールの新たな応用が示唆された。

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