論文の概要: Quantum annealing in the NISQ era: railway conflict management
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.03674v2
- Date: Wed, 8 Dec 2021 10:36:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-05 08:01:05.924298
- Title: Quantum annealing in the NISQ era: railway conflict management
- Title（参考訳）: NISQ時代の量子アニール : 鉄道紛争管理
- Authors: Krzysztof Domino, M\'aty\'as Koniorczyk, Krzysztof Krawiec, Konrad
Ja{\l}owiecki, Sebastian Deffner, Bart{\l}omiej Gardas
- Abstract要約: 我々は,単線鉄道における遅延と競合管理という,実用的な鉄道派遣問題を考える。
本稿では,量子アニール技術と互換性のある2次非拘束二元最適化(QUBO)モデルを提案する。
概念実証として、D-Wave量子アニールを用いてポーランドの鉄道網から選択した実生活問題を解く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44040106718326594
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We are in the Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices' era, in which
quantum hardware has become available for application in real-world problems.
However, demonstrating the usefulness of such NISQ devices are still rare. In
this work, we consider a practical railway dispatching problem: delay and
conflict management on single-track railway lines. We examine the issue of
train dispatching consequences caused by the arrival of an already delayed
train to the network segment being considered. This problem is computationally
hard and needs to be solved almost in real-time. We introduce a quadratic
unconstrained binary optimization (QUBO) model of this problem, compatible with
the emerging quantum annealing technology. The model's instances can be
executed on present-day quantum annealers. As a proof-of-concept, we solve
selected real-life problems from the Polish railway network using D-Wave
quantum annealers. As a reference, we also provide solutions calculated with
classical methods, including those relevant to the community (linear integer
programming) and a sophisticated algorithm based on tensor networks for solving
Ising instances. Our preliminary results illustrate the degree of difficulty of
real-life railway instances for the current quantum annealing technology.
Moreover, our analysis shows that the new generation of quantum annealers (the
advantage system) perform much worse on those instances than its predecessor.
- Abstract（参考訳）: 我々はNISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)デバイスの時代にあり、量子ハードウェアが現実世界の問題に応用できるようになった。
しかしながら、これらのNISQデバイスの有用性を示すことは稀である。
本研究では,単線鉄道における遅延と競合管理という,実用的な鉄道派遣問題を考える。
本稿では,すでに遅延している列車がネットワークセグメントに到着したことにより生じる列車の発送結果について検討する。
この問題は計算的に困難であり、ほぼリアルタイムで解決する必要がある。
本稿では,量子アニーリング技術と互換性のある2次非拘束二元最適化(qubo)モデルを提案する。
モデルのインスタンスは、現在の量子アニール上で実行できる。
概念実証として,d波量子アニーラを用いたポーランド鉄道網から選択した実生活問題を解決する。
参考として,コミュニティに関連するもの (線形整数計画法) や,イジングインスタンスを解くためのテンソルネットワークに基づく高度なアルゴリズムなど,古典的手法で計算された解を提供する。
予備結果は,現行の量子アニーリング技術における実生活における鉄道インスタンスの難易度を示す。
さらに,新しい世代の量子アニール(アドバンテージ・システム)は,これらのインスタンスに対して,前者よりもはるかに悪い性能を示すことを示した。
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