通过拉格朗日背包分解与噪声感知量子执行的量子比特可扩展CVRP

车辆路径混合量子优化面临一个实际瓶颈:CVRP(容量约束车辆路径问题)的直接QUBO编码很快会超出近期量子比特和门电路的预算,而量子评估成本高昂、受噪声限制且对后端和电路配置敏感。该团队通过端到端分解流程解决了这一缺口,该流程将CVRP转化为有界宽度的量子子问题,并将量子执行视为优化循环中的决策问题。 基于Fisher-Jaikumar分配线性化方法,研究人员应用拉格朗日松弛法对客户-分配耦合器进行对偶化,生成独立的单车背包子问题,这些问题可采用QUBO/Ising模型评估。为替代脆弱的次梯度调参,该工作通过专家引导预训练和强化学习微调,开发了一个乘数更新控制器,其奖励基于实际执行进展和路径重构。 此外,该工作引入了一个约束情境赌博机作为硬件感知执行层,通过可行性筛选选择后端和电路配置,从而适配异构噪声资源并支持并行多量子处理单元调度。在多个CVRPLIB数据集上的计算结果表明:该分解方法在不同规模实例中均能生成稳定的有界宽度子问题;在相同预算下,学习型乘数更新相比经典次梯度控制提升了端到端路径质量;硬件模式配置将测试集中位最优性差距较静态执行选择显著缩小。 该研究并未宣称实现量子优势,其核心贡献在于通过运筹学分解、学习增强的对偶控制和自适应硬件感知执行,为扩展混合量子CVRP优化提供了一个实用的端到端框架。
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提交arXiv: 2026-04-24 03:46

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