通过排序网络实现排列问题的简洁QUBO公式化
二次无约束二元优化(QUBO)是一个经典的NP难优化问题。近期,由于量子计算的兴起,该问题重新引发关注——因为QUBO可直接简化为量子退火设备所基于的伊辛模型。 该研究团队提出了一种基于比较交换网络的排列QUBO建模方法,仅需O(n log²n)个二元变量。这相较于标准排列矩阵编码(需要n²个变量且交互图稠密)是重大改进。该方法的核心理念在于均匀性:每个排列对应唯一变量赋值,从而实现无偏采样。 该方案还支持附加约束条件,包括固定点与奇偶性约束。此外,这种排列表示法支持乘法、求逆运算,并能验证排列的阶数。这使得该方法可均匀生成指定阶数的排列,或与给定排列可交换的排列等。 据研究人员所知,这是首次将 oblivious比较交换网络与QUBO编码建立关联的研究。虽然类似功能可通过排列矩阵实现,但新方法产生的QUBO模型规模更小、稀疏度更高。该团队预期该方法将在需要无偏采样约束排列的领域(如密码学与组合设计)具有实用价值。
量科快讯
1 天前
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