論文の概要: Quantum-Assisted Vehicle Routing: Realizing QAOA-based Approach on Gate-Based Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.01614v2
- Date: Wed, 10 Sep 2025 01:30:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-11 15:16:52.076605
- Title: Quantum-Assisted Vehicle Routing: Realizing QAOA-based Approach on Gate-Based Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子支援型車両ルーティング:ゲートベース量子コンピュータにおけるQAOAに基づくアプローチの実現
- Authors: Talha Azfar, Osama Muhammad Raisuddin, Ruimin Ke, Jose Holguin-Veras,
- Abstract要約: 車両問題ルーティング(VRP)は、物流や輸送における幅広い応用において、基本的な最適化課題である。
本稿では、QAOA(Quantum Approximate Optimization Algorithm)とVRPのリンクベースの定式化を統合する量子支援フレームワークを提案する。
提案手法は, 補助量子ビットを回避しつつ, グラフ構造を保ちながら, コストハミルトニアンに直接流れの保存と下地除去をエンコードする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5119440099674915
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Vehicle Routing Problem (VRP) is a fundamental combinatorial optimization challenge with broad applications in logistics and transportation. In this work, we present a quantum-assisted framework that integrates the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) with a link-based formulation of VRP. Our approach encodes flow conservation and subtour elimination directly into the cost Hamiltonian, preserving graph structure while avoiding ancillary qubits. We design and implement the full pipeline on a gate-based quantum computer, including problem encoding, circuit synthesis, and execution on IBM Quantum System One. Experimental results on small VRP instances highlight the effects of penalty scaling, coefficient normalization, and circuit depth on solution feasibility under hardware noise. While scalability remains constrained by circuit complexity and decoherence, the study demonstrates a practical pathway for implementing VRP on quantum hardware and identifies methodological directions for advancing near-term quantum optimization.
- Abstract（参考訳）: 車両ルーティング問題 (VRP) は、物流や輸送における幅広い応用において、基本的な組合せ最適化の課題である。
本稿では,QAOA(Quantum Approximate Optimization Algorithm)とVRPのリンクベースの定式化を統合する量子支援フレームワークを提案する。
提案手法は, 補助量子ビットを回避しつつ, グラフ構造を保ちながら, コストハミルトニアンに直接流れの保存と下地除去をエンコードする。
我々は、問題符号化、回路合成、実行を含むゲートベースの量子コンピュータ上で完全なパイプラインを設計、実装し、IBM Quantum System One上で実行します。
小さなVRPインスタンスの実験結果は、ハードウェアノイズ下でのソリューション実現性に対するペナルティスケーリング、係数正規化、回路深さの影響を強調している。
拡張性は、回路の複雑さとデコヒーレンスによって制約されるが、量子ハードウェア上でVRPを実装するための実践的な経路を示し、短期的な量子最適化を進めるための方法論的な方向を特定する。
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