NISQ 时代的量子退火：铁路冲突管理
量子物理
2023-01-31 v2
摘要
我们正处于噪声中等规模量子（NISQ）器件时代，量子硬件已可用于解决现实世界问题。然而，证明此类 NISQ 器件实用性的案例仍然稀少。本工作中，我们考虑一个实际的铁路调度问题：单线铁路上的延误与冲突管理。我们考察了已延误列车进入所考虑网络区段所带来的列车调度后果问题。该问题计算困难且需近乎实时求解。我们引入了该问题的二次无约束二值优化（QUBO）模型，兼容新兴的量子退火技术。模型实例可在当今量子退火机上执行。作为概念验证，我们使用 D-Wave 量子退火机求解了来自波兰铁路网络的若干真实问题。作为参考，我们也给出了经典方法的解，包括学界相关的（线性整数规划）以及基于张量网络求解伊辛实例的精巧算法。我们的初步结果说明了现实铁路实例对当前量子退火技术的难度程度。此外，分析表明新一代量子退火机（advantage 系统）在这些实例上表现远差于其前代。
引用
@article{arxiv.2112.03674,
title = {Quantum annealing in the NISQ era: railway conflict management},
author = {Krzysztof Domino and Mátyás Koniorczyk and Krzysztof Krawiec and Konrad Jałowiecki and Sebastian Deffner and Bartłomiej Gardas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.03674},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2010.08227