Новый алгоритм оптимизирует решение проблем квантовых вычислений

Исследователи из Университета Тохоку разработали алгоритм, который расширяет возможности квантового компьютера, разработанного в Канаде, более эффективно находить лучшее решение для сложных проблем, согласно исследованию, опубликованному в журнале Scientific Reports.

Квантовые вычисления используют преимущества способности субатомных частиц существовать в более чем одном состоянии одновременно. Ожидается, что современные компьютеры перейдут на новый уровень, позволив обрабатывать больше информации за меньшее время.

Квантовый отжиг D-Wave, разработанный канадской компанией, которая утверждает, что продает первые в мире коммерческие квантовые компьютеры, использует концепции квантовой физики для решения «комбинаторных задач оптимизации». Типичный пример такого рода проблемы задает вопрос: «Учитывая список городов и расстояния между каждой парой городов, какой самый короткий маршрут, который посещает каждый город и возвращается в исходный город?» Предприятия и отрасли сталкиваются с широким спектром одинаково сложных проблем, в которых они хотят найти оптимальное решение среди множества возможных, используя наименьшее количество ресурсов.

Кандидат в доктора наук Шунтаро Окада и специалист по информатике Масаюки Охэки из японского университета Тохоку совместно с мировым производителем автомобильных компонентов Denso Corporation и другими коллегами разработали алгоритм, который улучшает способность квантового отжига D-Wave для решения задач комбинаторной оптимизации.

Алгоритм работает путем разбиения исходной большой задачи на группу подзадач. Затем отжигатель D-Wave итеративно оптимизирует каждую подзадачу, чтобы в конечном итоге решить исходную большую задачу. Алгоритм Университета Тохоку улучшает другой алгоритм, использующий ту же концепцию, позволяя использовать более крупные подзадачи, что в конечном итоге приводит к более эффективным решениям.

«Предложенный алгоритм также применим к будущей версии квантового отжига D-Wave, которая содержит гораздо больше кубитов», — говорит Охэки. Кубиты, или квантовые биты, образуют базовую единицу в квантовых вычислениях. «По мере увеличения числа кубитов, установленных в квантовом отжиге D-Wave, мы сможем получить еще лучшие решения», — говорит он.

Затем команда стремится оценить полезность их алгоритма для различных задач оптимизации.