論文の概要: Inductive Construction of Variational Quantum Circuit for Constrained Combinatorial Optimization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.03521v1
- Date: Tue, 07 Jan 2025 04:35:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-08 15:49:16.940187
- Title: Inductive Construction of Variational Quantum Circuit for Constrained Combinatorial Optimization
- Title（参考訳）: 制約付き組合せ最適化のための変分量子回路のインダクティブ構成
- Authors: Hyakka Nakada, Kotaro Tanahashi, Shu Tanaka,
- Abstract要約: 本稿では,変動量子回路を用いた制約付き最適化手法を提案する。
提案手法は施設配置問題に適用され, 実現可能な解や最適解の確率を増大させることが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8775413720750924
- License:
- Abstract: In this study, we propose a new method for constrained combinatorial optimization using variational quantum circuits. Quantum computers are considered to have the potential to solve large combinatorial optimization problems faster than classical computers. Variational quantum algorithms, such as Variational Quantum Eigensolver (VQE), have been studied extensively because they are expected to work on noisy intermediate scale devices. Unfortunately, many optimization problems have constraints, which induces infeasible solutions during VQE process. Recently, several methods for efficiently solving constrained combinatorial optimization problems have been proposed by designing a quantum circuit so as to output only the states that satisfy the constraints. However, the types of available constraints are still limited. Therefore, we have started to develop variational quantum circuits that can handle a wider range of constraints. The proposed method utilizes a forwarding operation that maps from feasible states for subproblems to those for larger subproblems. As long as appropriate forwarding operations can be defined, iteration of this process can inductively construct variational circuits outputting feasible states even in the case of multiple and complex constraints. In this paper, the proposed method was applied to facility location problem and was found to increase the probability for measuring feasible solutions or optimal solutions. In addition, the cost of the obtained circuit was comparable to that of conventional variational circuits.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,変動量子回路を用いた制約付き組合せ最適化法を提案する。
量子コンピュータは、古典的コンピュータよりも高速に大規模な組合せ最適化問題を解く可能性があると考えられている。
変分量子固有解法(VQE)のような変分量子アルゴリズムは、ノイズの多い中間スケールデバイスで動作することが期待されているため、広範囲に研究されている。
残念なことに、多くの最適化問題には制約があり、VQEプロセス中に実現不可能な解を誘導する。
近年,制約を満たす状態のみを出力する量子回路を設計することで,制約付き組合せ最適化問題を効率的に解く方法が提案されている。
しかし、利用可能な制約の種類はまだ限られている。
そこで我々は,より広い範囲の制約を扱える変分量子回路の開発を始めた。
提案手法は, サブプロブレムに対して実現可能な状態からより大きなサブプロブレムに対してマップするフォワード操作を利用する。
適切な転送操作が定義できる限り、このプロセスの反復は、複数の制約や複雑な制約があっても、実行可能な状態を出力する変動回路を誘導的に構築することができる。
本稿では,提案手法を施設配置問題に適用し,実現可能な解や最適解の確率を高めることを試みた。
さらに、得られた回路のコストは従来の変動回路のコストに匹敵するものであった。
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