The vehicle routing problem with time windows (VRPTW) is a common optimization problem faced within the logistics industry. In this work, we explore the use of a previously-introduced qubit encoding scheme to reduce the number of binary variables, to evaluate the effectiveness of NISQ devices when applied to industry relevant optimization problems. We apply a quantum variational approach to a testbed of multiple VRPTW instances ranging from 11 to 3964 routes. These intances were formulated as quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problems based on realistic shipping scenarios. We compare our results with standard binary-to-qubit mappings after executing on simulators as well as various quantum hardware platforms, including IBMQ, AWS (Rigetti), and IonQ. These results are benchmarked against the classical solver, Gurobi. Our approach can find approximate solutions to the VRPTW comparable to those obtained from quantum algorithms using the full encoding, despite the reduction in qubits required. These results suggest that using the encoding scheme to fit larger problem sizes into fewer qubits is a promising step in using NISQ devices to find approximate solutions for industry-based optimization problems, although additional resources are still required to eke out the performance from larger problem sizes.


翻译:带时间窗的车辆路径问题(VRPTW)是物流行业中常见的优化问题。本研究探索采用一种先前提出的量子比特编码方案,通过减少二进制变量数量,评估NISQ设备在应用于工业相关优化问题时的有效性。我们将量子变分方法应用于包含11至3964条路径的多个VRPTW实例测试集。这些实例基于现实货运场景,被构建为二次无约束二进制优化(QUBO)问题。我们在模拟器及多种量子硬件平台(包括IBMQ、AWS (Rigetti)和IonQ)上执行实验,并将结果与标准二进制到量子比特映射方法进行对比。这些结果以经典求解器Gurobi为基准进行评测。尽管所需量子比特数量减少,我们的方法仍能获得与使用完整编码的量子算法相当的VRPTW近似解。研究结果表明,采用该编码方案以更少量子比特适配更大规模问题,是利用NISQ设备解决工业优化问题近似解的重要进展,但若要进一步提升大规模问题的性能,仍需额外资源支持。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月3日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
21+阅读 · 6月2日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员