Thuật toán lượng tử giải quyết bài toán nhân viên bán hàng du lịch với 1-Qubit

Terus - Đối tác tin cậy đồng hành cùng doanh nghiệp thành công. Với nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ, Terus đã khẳng định vị thế là một trong những đơn vị hàng đầu tại Việt Nam.

Máy tính toán tử mang đến hy vọng về sự tăng đáng kể khả năng tính toán. Đó là lời hứa của máy tính lượng tử có thể xử lý hàng trăm hoặc hàng triệu bit lượng tử hoặc qubit.

Nhưng hiện tại, các máy móc hiện đại chỉ có thể xử lý được một số qubit huyền thoại và vẫn chưa thể vượt trội hơn máy tính cổ điển theo bất kỳ cách nào có ý nghĩa. Một phần của vấn đề là các toán tử số lượng thuật toán thường được yêu cầu hàng trăm hoặc hàng khối qubit, ngay lập tức đối với các bài toán đơn giản. Vì vậy, các nhà toán học và nhà khoa học máy tính đang tuyệt vọng tìm kiếm các thuật toán thanh lịch hơn phụ thuộc vào ít qubit hơn.

Kapil Goswami và các đồng nghiệp tại Đại học Hamburg ở Đức đã tìm ra cách giải quyết bài toán nhân viên bán hàng du lịch bằng cách sử dụng một qubit duy nhất. Họ biết cách tiếp cận này có thể được áp dụng cho các vấn đề khác và có tiềm năng thay đổi cách các nhà khoa học máy tính nghĩ về toán tử điện tử.

Bài toán Người bán hàng du lịch là một tổ hợp bài toán tối ưu hóa hợp nhất và là một trong những câu đố được nghiên cứu chuyên sâu nhất trong toán học. Thử thách được tìm kiếm là đường ngắn tuyến nhất đi qua mọi thành phố trong một danh sách định nghĩa nhất. Theo như các nhà toán học đã biết, cách duy nhất để làm điều này là độ dài tính toán của tất cả các đường tuyến và sau đó chọn đường tuyến ngắn nhất.

Điều đó thật đơn giản khi số lượng thành phố nhỏ. Nhưng khi số lượng này tăng lên, các tuyến đường này sẽ tăng theo tỷ lệ phụ thuộc vào n!, giai đoạn của số lượng thành phố. Vì vậy, 4! là 24 mà là 10! là 3.628.800 và 100! là 9 x 10^157. Vì vậy, điều này nhanh chóng trở nên bất khả thi ngay cả đối với những máy tính thông thường mạnh nhất.

Quả cầu thanh lịch Vì vậy, vì tìm ra các giải pháp chính xác, các nhà khoa học máy tính đã phát triển các thuật toán tính toán đường tối ưu, các đường tuyến có thể không phải ngắn nhất nhưng có thể nằm trong một số phần trăm vi phạm của tuyến đường đó. Nhưng ngay cả những tuyến đường này cũng đòi hỏi nhiều tính toán khi số lượng thành phố lớn.

Máy tính toán lượng tử từ lâu đã hứa hẹn sẽ tăng tốc các thuật toán này. Nhưng Goswami và cộng đồng cho biết ngay cả những thuật toán toán tử tốt nhất cũng cần một số lượng lớn qubit. Họ nói rằng "Thủ thuật toán lượng tử để mã hóa các bài toán 9 và 10 thành phố trên sóng D năng lượng kiến ​​trúc cần 73 qubit logic hoặc 5436 qubit vật lý".

Do đó, việc thu nhỏ nó xuống chỉ còn 1 qubit là một bước tiến đáng kể. Goswami và cộng đồng khai thác thác một cách biểu hiện diễn không gian trạng thái của một hệ thống tử tử như một kết quả cầu hình học, được gọi là quả cầu Bloch. Sau đó, họ biểu hiện vị trí của các thành phố như các trạng thái năng lượng trên một Bloch cầu. Vì vậy, quá trình chuyển đổi từ thành phố này sang thành phố khác có thể đạt được thông tin qua một loạt các vòng quay của kết quả.

Trên thực tế, kết quả có thể biểu hiện các đường tuyến từ mỗi thành phố đến tất cả các thành phố khác bằng quá trình chồng chéo. Họ nói rằng "Chúng tôi sử dụng các trạng thái quá chậm để chuyển qua nhiều đường cùng một lúc". Sau đó, bạn có thể chọn tuyến đường tối ưu bằng cách đo lường trạng thái thích hợp.

Phương pháp này hoạt động với bất kỳ máy tính lượng tử nào có khả năng quay qubit theo bất kỳ cách nào. Vì vậy, bao gồm cả siêu dẫn máy, máy nền tảng ion bẫy, trung tâm sâu-chỗ trống trong kim cương, v.v.

Kết quả thu được tốt hơn đáng kể so với những gì đã đạt được trước đây với các thiết bị lớn hơn nhiều. "Chúng tôi tôi chứng minh rằng đối với các Bài toán Nhân viên bán hàng du lịch từ Bốn đến sáu thành phố, thuật toán tìm ra giải pháp chính xác cho hầu hết các trường hợp hợp bài, toán tốt hơn nhiều so với các lược đồ hiện tại số lượng tử tử", Goswami và cộng đồng cho biết.

Đối với số lượng thành phố lớn hơn, cuối cùng các trạng thái tử phải được đóng gói kín hơn trên bề mặt của kết quả và điều này khiến chúng dễ bị nhiễu và lỗi hơn. Tuy nhiên, nhóm đã thành công khi giải quyết các vấn đề lên đến 9 thành phố.

Tìm kiếm lượng tử Đó là công việc hấp dẫn với tiềm năng lớn. Nhóm nghiên cứu cho biết quá trình trực tiếp hóa các vấn đề được lập trình bằng một kết quả cầu hình học nó là một tiến bộ quan trọng vì nó mở ra ngay cách xạ các vấn đề khác theo cùng một cách. "Sơ đồ của chúng tôi sẽ hoạt động như một mẫu để phát triển thêm các thuật toán sử dụng nguyên lý chồng nhanh để đạt được hiệu quả tài nguyên", các nhà nghiên cứu cho biết.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng việc tìm kiếm thông qua các trạng thái nhanh chóng trên Bloch Sphere về thiết bị toán học tương tự như thuật toán tìm kiếm lượng tử của Grover, một trong những thuật toán lượng tử đơn giản và mạnh mạnh nhất, đồng thời nhanh hơn đáng kể so với các thuật toán cổ điển. Điều này cho thấy rằng bất kể được áp dụng như thế nào, cách tiếp cận này cũng sẽ đạt được tốc độ tương tự như các thuật toán cổ điển.

Trong khi máy tính lượng tử vẫn là những gây phiền toái với giới hạn lượng lượng, điều này đưa Bloch Spheres trở thành một công cụ mới đầy hứa hẹn trong kho vũ khí lượng tử.

Các dịch vụ tại Terus Techonology:

Dịch vụ chạy Facebook Ads

Dịch vụ chạy Google Ads

Dịch Vụ SEO Tổng Thể Website

Thiết kế website