量子物理
[提交于 2025年2月28日
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标题: 混合量子-经典旅行商问题优化
标题: Hybrid Quantum-Classical Optimisation of Traveling Salesperson Problem
摘要: 旅行商问题(TSP)是一个基本的NP难优化挑战,在物流、运筹学和网络设计等领域有着广泛的应用。虽然经典算法能够有效地解决小型到中型实例,但由于指数级复杂性,它们在可扩展性方面存在困难。 在这项工作中,我们提出了一种混合量子-经典方法,利用IBM的Qiskit Runtime将量子优化技术与经典的机器学习方法相结合,特别是K-Means聚类和随机森林分类器。这些机器学习组件有助于问题分解和噪声缓解,从而提高量子解决方案的质量。 对于从4到8个城市实例的TSP实验结果显示,纯量子方法产生的解决方案比经典基线差21.7%,而混合方法将8个城市实例的成本增加减少到了11.3%。这表明混合方法相比纯量子方法能提高解的质量,但仍然不如经典求解器最优。 尽管目前硬件存在限制,这些结果展示了量子增强方法在组合优化中的潜力,并为未来可扩展量子计算框架的发展铺平了道路。
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