論文の概要: Quantum Grid Path Planning Using Parallel QAOA Circuits Based on Minimum Energy Principle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07413v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 18:09:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:14.650577
• Title: Quantum Grid Path Planning Using Parallel QAOA Circuits Based on Minimum Energy Principle
• Title（参考訳）: 最小エネルギー原理に基づく並列QAOA回路を用いた量子グリッドパス計画
• Authors: Jun Liu,
• Abstract要約: 本研究では、並列量子近似最適化(QAOA)アーキテクチャに基づく量子パス計画ソリューションの構築を試みる。 その結果, 適切なフィルタパラメータを設定することで, 発生確率が極めて低い位置点に対応する量子状態を効果的にフィルタリングできることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.496694070699515
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: To overcome the bottleneck of classical path planning schemes in solving NP problems and address the predicament faced by current mainstream quantum path planning frameworks in the Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) era, this study attempts to construct a quantum path planning solution based on parallel Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) architecture. Specifically, the grid path planning problem is mapped to the problem of finding the minimum quantum energy state. Two parallel QAOA circuits are built to simultaneously execute two solution processes, namely connectivity energy calculation and path energy calculation. A classical algorithm is employed to filter out unreasonable solutions of connectivity energy, and finally, the approximate optimal solution to the path planning problem is obtained by merging the calculation results of the two parallel circuits. The research findings indicate that by setting appropriate filter parameters, quantum states corresponding to position points with extremely low occurrence probabilities can be effectively filtered out, thereby increasing the probability of obtaining the target quantum state. Even when the circuit layer number p is only 1, the theoretical solution of the optimal path coding combination can still be found by leveraging the critical role of the filter. Compared with serial circuits, parallel circuits exhibit a significant advantage, as they can find the optimal feasible path coding combination with the highest probability.
• Abstract（参考訳）: NP問題の解決における古典的経路計画スキームのボトルネックを克服し,現在主流の量子路計画フレームワークが直面している障害に対処するために,並列量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)アーキテクチャに基づく量子路計画ソリューションの構築を試みる。 具体的には、グリッドパス計画問題を最小量子エネルギー状態を求める問題にマッピングする。 2つの並列QAOA回路は、接続エネルギー計算と経路エネルギー計算という2つの解過程を同時に実行するために構築される。 古典的アルゴリズムを用いて接続エネルギーの不合理な解をフィルタリングし、2つの並列回路の計算結果をマージして経路計画問題に対する近似最適解を求める。 本研究は, 適切なフィルタパラメータを設定することにより, 極端に発生確率の低い位置点に対応する量子状態を効果的にフィルタし, 対象の量子状態を得る確率を高めることを示唆している。 回路層数pが1である場合でも、フィルタの重要な役割を生かして最適な経路符号化の組み合わせの理論解を見つけることができる。 並列回路は、シリアル回路と比較して、最も高い確率で最適な経路符号化の組み合わせを見つけることができるため、大きな優位性を示す。

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