論文の概要: Quantum Computing Applications for Flight Trajectory Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.14445v1
- Date: Thu, 27 Apr 2023 18:09:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 16:14:07.001853
- Title: Quantum Computing Applications for Flight Trajectory Optimization
- Title（参考訳）: 飛行軌道最適化のための量子コンピューティング応用
- Authors: Henry Makhanov, Kanav Setia, Junyu Liu, Vanesa Gomez-Gonzalez,
Guillermo Jenaro-Rabadan
- Abstract要約: 飛行経路最適化は、重要な生態学的および経済的な考慮のもと、航空宇宙工学領域における重要な操作である。
近年、量子コンピューティング分野は進歩し、古典的アルゴリズムよりも性能が向上している。
本稿では,IBMハードウェア上で量子アルゴリズムを動作させることにより,問題領域内での量子アルゴリズムの組み入れを高速化するための潜在的なアプローチについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.858783038624031
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Major players in the global aerospace industry are shifting their focus
toward achieving net carbon-neutral operations by 2050. A considerable portion
of the overall carbon emission reduction is expected to come from new aircraft
technologies, such as flight path optimization. In pursuing these
sustainability objectives, we delve into the capacity of quantum computing to
tackle computational challenges associated with flight path optimization, an
essential operation within the aerospace engineering domain with important
ecological and economic considerations. In recent years, the quantum computing
field has made significant strides, paving the way for improved performance
over classical algorithms. In order to effectively apply quantum algorithms in
real-world scenarios, it is crucial to thoroughly examine and tackle the
intrinsic overheads and constraints that exist in the present implementations
of these algorithms. Our study delves into the application of quantum computers
in flight path optimization problems and introduces a customizable modular
framework designed to accommodate specific simulation requirements. We examine
the running time of a hybrid quantum-classical algorithm across various quantum
architectures and their simulations on CPUs and GPUs. A temporal comparison
between the conventional classical algorithm and its quantum-improved
counterpart indicates that achieving the theoretical speedup in practice may
necessitate further innovation. We present our results from running the quantum
algorithms on IBM hardware and discuss potential approaches to accelerate the
incorporation of quantum algorithms within the problem domain.
- Abstract（参考訳）: 世界の航空宇宙産業の主要プレーヤーは、2050年までに純炭素ニュートラル事業に焦点を移している。
二酸化炭素排出量の削減のかなりの部分は、飛行経路最適化などの新しい航空機技術によるものと期待されている。
これらの持続可能性目標を追求するために,我々は,航空工学領域における重要な活動である飛行経路最適化に伴う計算課題に取り組むために,量子コンピューティングの能力について検討する。
近年、量子コンピューティング分野は大きな進歩を遂げ、古典的アルゴリズムよりもパフォーマンスが向上する道を開いた。
現実のシナリオに量子アルゴリズムを効果的に適用するには、これらのアルゴリズムの現在の実装に存在する本質的なオーバーヘッドと制約を徹底的に検討し、取り組むことが不可欠である。
本研究は、飛行経路最適化問題における量子コンピュータの応用を考察し、特定のシミュレーション要件を満たすように設計されたカスタマイズ可能なモジュラーフレームワークを導入する。
様々な量子アーキテクチャにおけるハイブリッド量子古典アルゴリズムの実行時間と,CPUやGPU上でのシミュレーションについて検討する。
従来の古典アルゴリズムと量子改良アルゴリズムの時間的比較は、理論的な高速化を達成するにはさらなる革新が必要であることを示している。
我々は,IBMハードウェア上で量子アルゴリズムを動作させ,問題領域内での量子アルゴリズムの組み入れを高速化するための潜在的アプローチについて議論する。
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