城市物流的量子方法:从核心QAOA到集群可扩展性
旅行商问题(TSP)是组合优化领域的核心难题,在物流运输领域具有广泛应用。随着问题规模扩大,传统算法往往难以在合理时间内给出高质量解。本研究探索了量子近似优化算法(QAOA)这一混合量子-经典方法在现实约束条件下求解TSP的潜力。该工作采用基于二次无约束二值优化(QUBO)的TSP建模方法,整合了反映实际运营条件的物流约束——包括车辆载重、道路通达性及时窗要求,同时确保与当前量子硬件的限制条件兼容。实验通过高性能计算(HPC)资源在模拟环境中进行,评估了QAOA在不同问题规模和量子电路深度下的表现。为提高可扩展性,研究人员提出聚类QAOA(Cl-QAOA)这一融合经典机器学习与QAOA的混合方法,将大规模TSP实例分解为更小的子问题,使得在有限量子比特设备上实现量子优化成为可能。研究结果全面评估了QAOA在求解约束TSP场景中的优势与局限,不仅推动了量子优化研究进展,也为未来大规模应用奠定了基础。
量科快讯
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