📰محققان QBoson: محاسبات کوانتومی می‌تواند مسیرهای اتوبوس پکن را به سرعت برساند.

▪️محققان شرکت فناوری کوانتومی QBoson پکن و دانشگاه فناوری شمال چین در مطالعه‌ای در مجله Entropy نشان دادند که یک کامپیوتر کوانتومی فوتونیک به نام ماشین ایسینگ همدوس (CIM) وظایف بهینه‌سازی مسیر اتوبوس پکن را سریع‌تر از الگوریتم‌های کلاسیک پیشرو حل می‌کند.
⬅️ شبکه‌های اتوبوس شهری مانند پکن، با میلیون‌ها مسافر روزانه، بهینه‌سازی پیچیده‌ای است که باید تقاضای مسافران، زمان سفر و هزینه‌های عملیاتی را متعادل کند. CIM، با استفاده از اسیلاتورهای پارامتری نوری، فضاهای راه‌حل را با بهره‌گیری از همدوسی کوانتومی و شکست خودبه‌خودی تقارن جستجو می‌کند و مدل‌های شبکه اتوبوس پکن را در میلی‌ثانیه حل می‌کند، در حالی که نسبت صرفه‌جویی زمانی بالای ۸۰٪ را به دست می‌آورد. این مطالعه، که مدل شبکه پکن با حداقل ۶۰ ایستگاه کاندیدا و نزدیک به ۷۰۰,۰۰۰ نقطه تقاضای مسافر را بررسی می‌کند، نشان می‌دهد CIM راه‌حل‌های نزدیک به بهینه با کارایی بالا ارائه می‌دهد و مصرف انرژی کمی دارد، هرچند محدود به ۱۰۰ کیوبیت است.

▪️محققان ذکر کردند، CIM مدل QUBO را در میلی‌ثانیه حل می‌کند، در حالی که روش‌های کلاسیک مانند Gurobi بیش از یک میلی‌ثانیه زمان می‌برند، و هر دو نرخ موفقیت ۱۰۰٪ دارند.
⬅️ پژوهشگران مسئله را به دو صورت مدل‌سازی کردند: مدل ریاضی کلاسیک با استفاده از نرم‌افزارهایی مانند Gurobi و OR-Tools، و مدل بهینه‌سازی باینری بدون قید مربعی (QUBO) که برای ماشین ایسینگ همدوس (CIM) مناسب است. رویکرد کلاسیک از یک خط لوله دو مرحله‌ای بهره برد: در مرحله اول، OR-Tools مسیر اولیه‌ای با پوشش ۲۶ ایستگاه تولید کرد، و در مرحله دوم، حل‌کننده‌ها این مسیر را پالایش کردند. CIM، با طراحی تمام‌نوری خود، پس از هزاران چرخه نوری در یک حلقه فیبری، به حالت کمینه انرژی می‌رسد که متناظر با راه‌حل بهینه یا نزدیک به بهینه است. در آزمایش‌ها با روش کاهش PAM، CIM در کمتر از یک میلی‌ثانیه به نرخ موفقیت ۱۰۰٪ دست یافت، در حالی که حل‌کننده‌های کلاسیک کندتر عمل کردند. هر اجرا تنها حدود ۲۴ ژول انرژی مصرف کرد، مقداری که با افزایش اندازه مسئله تقریباً ثابت می‌ماند.

▪️این رویکرد کوانتومی، با وجود محدودیت‌های فعلی، مزایای بلندمدت در لجستیک و طراحی شبکه نشان می‌دهد و می‌تواند بهینه‌سازی شهری را تحول دهد.
⬅️ محدودیت‌های CIM شامل تعداد کیوبیت ۱۰۰ است که دقت را با تقریب‌ها کاهش می‌دهد و احتمال موفقیت بسته به روش کاهش متغیر است، گاهی به راه‌حل‌های نزدیک به بهینه با شکاف‌های کوچک منجر می‌شود. برای سیستم‌های کامل شهری مانند پکن، دستگاه‌های بزرگ‌تر لازم است. با این حال، مقیاس‌پذیری CIM به هزاران کیوبیت می‌تواند عملکرد را به طور چشمگیری افزایش دهد. این کار، با مقایسه با پلتفرم‌های دیگر مانند مدارهای ابررسانا یا آنیلرهای D-Wave، بر کاربردهای گسترده‌تر در لجستیک، ارتباطات و زمان‌بندی تأکید دارد و نشان می‌دهد محاسبات کوانتومی می‌تواند به ابزارهای عملی برای برنامه‌ریزی زیرساخت‌های شهری تبدیل شود.

🔗مطالعه کامل خبر
🔗مطالعه مقاله

🖋نویسنده خبر: فاطمه نگهبان 

#اخبار_کوانتوم 
#خبر 
#کوانتوم 
#فناوری_کوانتومی 
#بهینه_سازی_کوانتومی 

⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution