論文の概要: Solving Constrained Optimization Problems Using Hybrid Qubit-Qumode Quantum Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11735v1
• Date: Mon, 20 Jan 2025 20:40:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:21:50.153843
• Title: Solving Constrained Optimization Problems Using Hybrid Qubit-Qumode Quantum Devices
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子量子デバイスを用いた制約付き最適化問題の解法
• Authors: Rishab Dutta, Brandon Allen, Nam P. Vu, Chuzhi Xu, Kun Liu, Fei Miao, Bing Wang, Amit Surana, Chen Wang, Yongshan Ding, Victor S. Batista,
• Abstract要約: ハイブリッドqubit$qux2014$デバイスを用いて、擬似非制約バイナリ最適化問題の解法を示す。 ハイブリッド量子コンピュータが学術と産業の両方で複雑な最適化問題に対処する可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.954263125127824
• License:
• Abstract: Optimization challenges span a wide array of fields, from logistics and scheduling to finance, materials science, and drug discovery. Among these, Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) problems are especially significant due to their computational complexity and their potential as a key application for quantum computing. In this work, we introduce an approach for solving QUBO problems using hybrid qubit-qumode bosonic quantum computers$\unicode{x2014}$devices that manipulate and measure the quantum states of light within microwave cavity resonators. We map problems with soft and hard constraints onto the Hamiltonian of a hybrid quantum system, consisting of a single qubit coupled to multiple qumodes. The optimal solution is encoded in the ground state of the system, which is revealed by photon-number measurements. Trial states are prepared through universal qubit-qumode circuits, employing echoed conditional displacement (ECD) gates in combination with qubit rotations. Our approach demonstrates the immense potential of hybrid quantum systems, showcasing their ability to efficiently tackle complex optimization problems in both academia and industry.
• Abstract（参考訳）: 最適化の課題は、物流やスケジューリングからファイナンス、材料科学、薬物発見まで、幅広い分野に及びます。 これらのうち、量子コンピューティングの重要な応用として、量子非制約バイナリ最適化(QUBO)の問題が特に重要である。 本研究では,マイクロ波空洞共振器内の光の量子状態を操作し,測定するハイブリッド量子ビット量子量子コンピュータ$\unicode{x2014}$devicesを用いたQUBO問題の解法を提案する。 単一量子ビットからなるハイブリッド量子系のハミルトニアンにソフト制約とハード制約の問題を写像する。 最適解は系の基底状態に符号化され、光子数測定によって明らかにされる。 試行状態は、qubit-qumode回路を通じて作成され、qubit回転と組み合わせてエコー条件変位(ECD)ゲートを用いる。 我々のアプローチは、ハイブリッド量子システムの大きな可能性を示し、学術と産業の両方において、複雑な最適化問題に効率的に取り組む能力を示している。

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