In einer Entwicklung, die wahrscheinlich einen neuen Industriestandard setzen wird, haben Wissenschaftler von Cambridge Quantum (CQ (http://www.cambridgequantum.com/)) einen neuen Algorithmus zur Lösung von kombinatorischen Optimierungsproblemen entwickelt, die in Wirtschaft und Industrie weit verbreitet sind, wie z. B. Travelling Salesman, Fahrzeugrouting oder Job Shop Scheduling, unter Verwendung von Quantencomputern der nahen Zukunft.
Mathematische Rätsel wie diese liegen einer Vielzahl von realen Optimierungsherausforderungen zugrunde, wie z. B. der Gestaltung von Fertigungsprozessen, der Befüllung von Lieferwagen oder der Routenführung von Passagierflugzeugen. Da der Automatisierungsgrad in modernen globalen Unternehmen von Jahr zu Jahr zunimmt, sind Optimierungsalgorithmen, die selbst auf den leistungsfähigsten klassischen Computern laufen, gezwungen, Genauigkeit gegen Geschwindigkeit einzutauschen.
In dieser Veröffentlichung (https://arxiv.org/pdf/2106.10055.pdf) die auf dem Pre-Print-Repository arXiv erschienen ist, stellen die CQ-Wissenschaftler den Filtering Variational Quantum Eigensolver (F-VQE) vor, um die kombinatorische Optimierung effizienter zu machen. Unter Verwendung des Honeywell System Model H1 Quantencomputers übertraf der neue Ansatz bestehende "Goldstandard"-Algorithmen wie den Quantum Approximate Optimisation Algorithm (QAOA) und den ursprünglichen VQE und erreichte eine gute Lösung 10 bis 100 Mal schneller.
Die Studie wurde von einem CQ-Forschungsteam bestehend aus Dr. Michael Lubasch, Dr. David Amaro, Dr. Carlo Modica, Dr. Matthias Rosenkranz und Dr. Marcello Benedetti verfasst. Die Wissenschaftler sind Teil des CQ-Teams für maschinelles Lernen und Quantenalgorithmen unter der Leitung von Dr. Mattia Fiorentini.
F-VQE nutzt eine Methode publiziert in dieser Studie (https://arxiv.org/abs/2009.12361) von CQ im September 2020, in der gezeigt wurde, wie ein Quantenschaltkreis in kleinere Schaltkreise zerlegt und mit weniger Qubits betrieben werden kann, ohne den Quantenvorteil zu verlieren. Als Ergebnis wurde ein 23-Qubit-Problem gelöst, indem jeweils nur bis zu 6 Hardware-Qubits verwendet wurden. Die CQ-Wissenschaftler zeigten auch, dass der neue Ansatz sehr gut für die Verwendung mit Maschinen der Noisy-Intermediate-Scale-Quantum-Ära (NISQ) geeignet ist. Diese Fortschritte erhöhen den Große der Optimierungsprobleme, die in Reichweite der heutigen NISQ-Rechner liegen.
"Unsere Wissenschaftler feilen an einer Reihe von praktikablen Methoden für die heutigen Quantencomputer. Wir wollen, dass Unternehmen und Regierungen bei allgemeinen Aufgaben schneller einen Quantenvorteil erzielen, und unsere Erfahrung aus der Zusammenarbeit mit großen Industriepartnern ermöglicht ein tiefes Verständnis für die Bedürfnisse der heutigen Praktiker", so Fiorentini. "F-VQE hat deutliche Vorteile gegenüber bisherigen Quantenalgorithmen: Es findet schneller gute Lösungsvorschläge und nutzt Quantenhardware viel effizienter. F-VQE könnte eine transformative Wirkung haben und dazu beitragen, bisher unlösbare Probleme in der gesamten Wirtschaft und Industrie zu lösen."
Ilyas Khan, CEO von CQ, sagte: "Unser Team von Wissenschaftlern konzentriert sich unermüdlich darauf, die Lücke zwischen den realen Grenzen der klassischen Berechnung und dem Quantenvorteil zu schließen, der in der NISQ-Ära verfügbar sein wird. Sie setzen neue Maßstäbe im Quantencomputing, und ihre Forschung wird rasche weitere Fortschritte inspirieren."
Tony Uttley, Präsident von Honeywell Quantum Solutions, sagte: "Dieses Projekt veranschaulicht die aufregenden Fortschritte, die im Bereich des Quantencomputings gemacht werden. Indem wir Algorithmen entwickeln, die mit weniger Qubits mehr leisten, und sie auf der bestmöglichen Hardware laufen lassen, machen wir einen bedeutenden Fortschritt bei der Lösung von Problemen der realen Welt, früher als erwartet."
About Cambridge Quantum
CQ wurde 2014 gegründet und wird von einigen der weltweit führenden Unternehmen für Quantenverarbeitung unterstützt. Das Unternehmen ist weltweit führend im Bereich Quantensoftware und Quantenalgorithmen und ermöglicht seinen Kunden, das Beste aus der sich schnell entwickelnden Hardware für Quantenverarbeitung herauszuholen. CQ hat Büros in Großbritannien, den USA und Japan. Am 8. Juni 2021 kündigte CQ eine Fusion mit Honeywell Quantum Solutions an, die voraussichtlich im dritten Quartal 2021 abgeschlossen wird. Weitere Informationen zu CQ finden Sie auf http://www.cambridgequantum.com und auf LinkedIn (https://www.linkedin.com/company/21661539/). Zugriff auf das tket Python-Modul auf GitHub (https://cqcl.github.io/pytket/build/html/index.html).
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Originalmeldung: https://www.presseportal.de/pm/157483/4975979
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