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Un novedoso algoritmo de optimización combinatoria establece un nuevo estándar de computación cuántica, que es clave para la economía moderna

En un avance que tiene la posibilidad de establecer un nuevo estándar en la industria, los científicos de Cambridge Quantum (CQ) desarrollaron un nuevo algoritmo para resolver los problemas de optimización combinatoria que están generalizados en las empresas y la industria, como el vendedor viajero, el trazado de rutas para vehículos o la programación de talleres de trabajo, utilizando computadoras cuánticas a corto plazo.

Enigmas matemáticos como estos constituyen el eje de una amplia gama de desafíos de optimización del mundo real, como el diseño de procesos de fabricación, el llenado de camiones de entrega o la ruta de aviones de pasajeros. A medida que el nivel de automatización en las empresas globales modernas aumenta año tras año, los algoritmos de optimización que se ejecutan incluso en las computadoras clásicas más potentes se ven obligados a intercambiar precisión por velocidad.

En este trabajo publicado en el repositorio preimpreso arXiv, los científicos de CQ presentan el Eigensolver cuántico de filtrado variacional (F-VQE) que hace que la optimización combinatoria sea más eficiente. Utilizando la computadora cuántica Honeywell System Model H1, el nuevo enfoque superó los algoritmos “estándar de oro” existentes, como el algoritmo de optimización aproximada cuántica (QAOA) y el VQE original, alcanzando una buena solución de 10 a 100 veces más rápida.

El documento fue redactado por el equipo de investigación de CQ integrado por Michael Lubasch, Ph.D., David Amaro, Ph.D., Carlo Modica, Ph.D., Matthias Rosenkranz, Ph.D. y Marcello Benedetti, Ph.D. Los científicos son parte del equipo de algoritmos cuánticos y aprendizaje automático de CQ, encabezado por el Dr. Mattia Fiorentini.

F-VQE aprovecha un método publicado en este artículo por CQ en septiembre de 2020, que demostró cómo un circuito cuántico se puede descomponer en circuitos más pequeños y funcionar con menos qubits sin perder la ventaja cuántica. Como resultado, se resolvió un problema de 23 qubits utilizando solo 6 qubits de hardware a la vez. Los científicos de CQ también demostraron que el nuevo enfoque es altamente adaptable para su uso con computadoras cuánticas de escala intermedia ruidosa (NISQ). Estos avances aumentan la escala de los problemas de optimización que están al alcance de las computadoras NISQ actuales.

“Nuestros científicos están perfeccionando una serie de métodos viables para las computadoras cuánticas de hoy. Queremos que las empresas y los gobiernos logren una ventaja cuántica para tareas de carácter general más rápidamente, y nuestra experiencia de trabajo con grandes socios industriales facilita una comprensión profunda de las necesidades de los profesionales hoy”, señaló Fiorentini. “F-VQE tiene distintas ventajas sobre los algoritmos cuánticos anteriores: encuentra buenas soluciones potenciales más rápido y usa hardware cuántico de manera mucho más eficiente. F-VQE podría tener un impacto transformador, ayudando a resolver problemas antes sin solución en las empresas y la industria”.

Ilyas Khan, director ejecutivo de CQ, comentó: “Nuestro equipo de científicos trabaja sin descanso para cerrar la brecha entre los límites del mundo real de la computación clásica y la ventaja cuántica que estará disponible en la era NISQ. Están estableciendo nuevos estándares en informática cuántica y su investigación inspirará un rápido progreso”.

Tony Uttley, presidente de Honeywell Quantum Solutions, señaló: “Este proyecto ilustra los emocionantes avances que tienen lugar en la informática cuántica. Al desarrollar algoritmos que hacen más con menos qubits y ejecutarlos en el mejor hardware posible, estamos logrando un progreso significativo hacia la solución problemas del mundo real antes de lo esperado”.

Acerca de Cambridge Quantum

Fundada en 2014 y respaldada por algunas de las principales empresas de computación cuántica del mundo, CQ es líder global en software y algoritmos cuánticos, lo que permite a los clientes aprovechar al máximo el hardware de informática cuántica que está en constante evolución. CQ tiene oficinas en Europa, Estados Unidos y Japón. El 8 de junio de 2021, CQ anunció una fusión con Honeywell Quantum Solutions, que se espera se cierre en el tercer trimestre de 2021. Para obtener más información, visite CQ en http://www.cambridgequantum.com y en LinkedIn. Acceda al módulo tket Python en GitHub.