混合量子-经典优化方法求解旅行商问题

旅行商问题(TSP)作为典型的NP难组合优化难题,对物流和网络设计至关重要,但大规模实例会受限于指数级复杂度。该团队提出一种混合量子-经典框架,将变分量子本征求解器(VQE)优化与经典机器学习结合:通过K均值聚类进行问题分解,并采用随机森林回归器优化路径。在80个欧洲城市(规模从4至80城,总计38,500个样本)上通过Qiskit的AerSimulator及ibm_kyiv 127量子比特后端验证,该混合方法表现优于纯量子方案——80城时获得1.0287的近似比,较纯量子方法的1.9614提升47.5%,逼近经典基准值。机器学习将路径距离变异性(四分位距IQR,即结果中50%数据相对于中位数的离散度)从0.06降至0.04,在含噪声中等规模量子(NISQ)环境下增强了稳定性。该工作凸显了混合策略在可扩展TSP优化中的潜力,未来硬件进步有望实现实用化量子优势。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-09-30 13:26

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