論文の概要: Hybrid Quantum Annealing Approach for High-Dimensional and Multi-Criteria Constrained Quadratic Optimization in Arctic Ship Routing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10544v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 11:19:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.33485
- Title: Hybrid Quantum Annealing Approach for High-Dimensional and Multi-Criteria Constrained Quadratic Optimization in Arctic Ship Routing
- Title（参考訳）: 北極海航路における高次元・多領域制約2次最適化のためのハイブリッド量子アニーリング手法
- Authors: Tara Kit, Kimsay Pov, Myeongseong Go, Leanghok Hour, Arim Ryou, Kiwoong Kim, Tae-Kyung Kim, Youngsun Han,
- Abstract要約: 北極海航路の開通は、世界的な貿易にとって前例のない機会となるが、重要な運用および計算上の課題を生じさせる。
本研究では,コペルニクス海洋環境モニタリングサービス (CMEMS) 変数を制約付き二次モデル (CQM) に統合し,D Wave のハイブリッド量子古典解法を用いてその解法を定式化した。
その結果、CQMの定式化は、2次密度が増加するにつれて安定な実行時間で実現可能であることが示され、古典的解法に比べて10倍から100倍の収束と計算時間の短縮が示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9855679835831954
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The opening of Arctic sea routes presents unprecedented opportunities for global trade but poses significant operational and computational challenges due to the dynamic nature of sea ice conditions. This study formulates a multi criteria Arctic route optimization problem that integrates Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) variables into a Constrained Quadratic Model (CQM) and solves it using D Wave's hybrid quantum classical solver. We benchmark the feasibility and scalability of this approach against classical Mixed Integer Quadratic Programming (MIQP) solvers such as Gurobi and CPLEX. Results show that the CQM formulation achieves feasible solutions with stable runtimes as quadratic density increases, demonstrating 10 to 100 times faster convergence and reduced computational time compared with classical solvers, while also improving route smoothness by approximately 10 percent and reducing total length by approximately 1 percent. This reflects the effectiveness of the hybrid quantum annealing approach for Arctic routing problems.
- Abstract（参考訳）: 北極海航路の開通は、世界の貿易にとって前例のない機会となるが、海氷条件の動的な性質のため、運用上、計算上の課題を生じさせる。
本研究では,コペルニクス海洋環境モニタリングサービス (CMEMS) 変数を制約付き二次モデル (CQM) に統合し,D Wave のハイブリッド量子古典解法を用いてその解法を定式化した。
従来のMIQP(Mixed Integer Quadratic Programming)問題に対して,Gurobi や CPLEX など,このアプローチの実現可能性とスケーラビリティをベンチマークする。
その結果、CQMの定式化は、二次密度が増加するにつれて安定な実行時で実現可能な解を実現し、古典的解法に比べて10～100倍の収束と計算時間を短縮し、経路の滑らかさを約10%改善し、総長さを約1%削減した。
これは、北極ルーティング問題に対するハイブリッド量子アニール法の有効性を反映している。
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