論文の概要: QTIS: A QAOA-Based Quantum Time Interval Scheduler

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.15590v1
• Date: Wed, 19 Nov 2025 16:29:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-20 15:51:28.898005
• Title: QTIS: A QAOA-Based Quantum Time Interval Scheduler
• Title（参考訳）: QTIS:QAOAベースの量子時間間隔スケジューリングシステム
• Authors: José A. Tirado-Domínguez, Eladio Gutiérrez, Oscar Plata,
• Abstract要約: 提案手法は、アンシラ支援量子回路を統合し、重なり合うタスクを動的に検出し、ペナルティ化する。 その結果、コンフリクトを最小限に抑えつつ、固定時間窓を用いたスケジューリング作業におけるQTISの有効性を確認した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22940141855172033
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Task scheduling with constrained time intervals and limited resources remains a fundamental challenge across domains such as manufacturing, logistics, cloud computing, and healthcare. This study presents a novel variant of the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) designed to address the task scheduling problem formulated as a Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO) model. The proposed method, referred to as Quantum Time Interval Scheduler (QTIS), integrates an ancilla-assisted quantum circuit to dynamically detect and penalize overlapping tasks, enhancing the enforcement of scheduling constraints. Two complementary implementations are explored for overlap detection: a quantum approach based on RY rotations and CCNOT gates, and a classical alternative relying on preprocessed interval comparisons. QTIS decomposes the problem Hamiltonian, Hp, into two components, each parameterized by a distinct angle. The first component encodes the objective function, while the second captures penalty terms associated with overlapping intervals, which are controlled by the auxiliary circuit. Subsequently, three minimization strategies are evaluated: standard QAOA, T-QAOA, and HT-QAOA, showing that employing separate parameters for the different components of the problem Hamiltonian leads to lower energy values and improved solution quality. Results confirm the efficiency of QTIS in scheduling tasks with fixed temporal windows while minimizing conflicts, demonstrating its potential to advance hybrid quantum-classical optimization in complex scheduling environments.
• Abstract（参考訳）: 制限された時間間隔と限られたリソースによるタスクスケジューリングは、製造、ロジスティクス、クラウドコンピューティング、ヘルスケアといった分野における根本的な課題である。 本研究では,Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) の新たな変種について述べる。 提案手法は量子時間間隔スケジューリング(Quantum Time Interval Scheduler, QTIS)と呼ばれ, アンシラアシスト型量子回路を統合し, 重なり合うタスクを動的に検出し, ペナルティ化する。 重複検出には、RY回転とCCNOTゲートに基づく量子アプローチと、前処理された間隔比較に依存する古典的な代替手段の2つの相補的な実装が検討されている。 QTISは、ハミルトニアン Hp という問題を2つの成分に分解し、それぞれが異なる角度でパラメータ化される。 第1のコンポーネントは目的関数を符号化し、第2のコンポーネントは、補助回路によって制御される重なり合う間隔に関連するペナルティ項をキャプチャする。 その後、標準QAOA、T-QAOA、HT-QAOAの3つの最小化戦略が評価された。 コンフリクトを最小化しながら、固定時間窓を用いたスケジューリングタスクにおけるQTISの効率を確認し、複雑なスケジューリング環境でのハイブリッド量子古典最適化を推し進める可能性を示した。

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