Kuantumdan ilham alan algoritmaların listesi

Kuantum hesaplamadaki gelişmeler yeni klasik algoritmaların geliştirilmesine yol açmıştır. Dikkate değer en yeni örnekler doğrusal cebir için kuantumdan ilham alan algoritmalardır:

• Öneri sistemleri için kuantumdan ilham alan klasik bir algoritma
• Temel bileşen analizi ve denetimli kümeleme için kuantumdan ilham alan klasik algoritmalar
• Boyuta logaritmik bağımlılık ile kuantumdan ilham alan düşük dereceli stokastik regresyon
• Düşük seviyeli lineer sistemleri çözmek için kuantumdan ilham alan alt doğrusal klasik algoritmalar

ve Max 3LIN için:

• Sınırlı derecede kısıtlama memnuniyeti problemlerine rastgele ödev verilmesi .

Kuantum hesaplamadan esinlenilen bilinen tüm klasik algoritmaların bir listesini derlemek çok yararlı olabilir. Başka hangi örnekler biliniyor?

Leslie G. Valiant tarafından iddia edildiği gibi 1'in bir seminal gazetesinde ,

Holografik algoritmalar kuantum hesaplama modelinden esinlenmiştir. Ancak, klasik bilgisayarlarda çalıştırılabilirler ve kuantum bilgisayarlara ihtiyaç duymazlar.

Bu, önemli NP-zor problemlerinin küçük varyasyonları olan (wikipedia 2 hakkında daha fazla bilgi ) çeşitli problemler için polinom zaman algoritmaları üretmek için kullanılan (Valiant'ın kendisi ve diğerleri tarafından) algoritmik bir tasarım tekniğidir .

Ayrıca , doğrudan bir kuantum algoritmasına dayanmasa da, yine de aynı kuantumdan ilham alan teknikleri kullanan düşük seviyeli semidefinite programlama ile ilgili yeni bir çalışma var .

Kuantumdan ilham alan evrimsel algoritmalarla (QIEA), kuantum hesaplama tekniklerini kullanan gerçek algoritmalarla ilgili bütün bir çalışma vardır, bkz. Anket (kaynak ACM) . Bir başka kuantumdan ilham alan algoritma bunu sayısal optimizasyonda kullanır .

Kuantum Monte Carlo kuantum tavlama (QMC-QA ¹ ) veya ayrık zamanlı simüle edilmiş kuantum tavlama (SQA ² ) algoritması, son çalışmalarda test edilen D-Dalga cihazından daha iyi performans gösterdi :

Klasik simüle edilmiş tavlamaya göre deneysel bir kuantum yıllık ölçekleme avantajının ilk örneğini oluşturduk: D-Wave cihazının test edebileceğimiz sorun boyutları aralığında simüle edilmiş tavlamaya göre% 95 güvenle daha iyi ölçeklendirme sergilediğini görüyoruz. . Bununla birlikte, bir kuantum hızlanması için kanıt bulamıyoruz: simüle edilmiş kuantum tavlama, önemli bir farkla en iyi ölçeği gösterir.

Hem D-Wave cihazı hem de SQA belirli sorun örnekleri için SA'dan daha iyi performans gösterdiğinden, bu SQA'nın bir tür kuantumdan ilham alan algoritma olduğu izlenimini verir. D-Wave 2000Q işlemcisini test eden daha yeni bir çalışma da, performansının SQA'dan daha çok "spin-vektör Monte Carlo (SVMC) algoritması" etiketli önerilen bir klasik modelle daha iyi ilişkili olduğunu buluyor :

Bunu, kuantum yıl dönümünün SQA'ya göre yavaşlamasının önemli bir nedeninin, SVMC'ye daha fazla davranmasına neden olan optimal olmayan yüksek sıcaklığı olduğunu iddia etmek için kullanıyoruz. Bu nedenle, SQA'nın mantıksal ekili örnek sınıfı üzerindeki güçlü performansı, bu sınıfın KG donanımı kullanarak nihai bir kuantum hızının keşfi için iyi bir hedef veya temel olduğunu göstermektedir.

Arka plan D-Wave hikayesini görmezden gelirsek, SQA'nın bazı problemler için klasik simülasyon tavlamadan (ve belki de diğer optimizasyon algoritmalarından) daha iyi performans gösteren kuantumdan ilham alan bir optimizasyon algoritması olduğu sonucuna varabilir miyiz? Değişir. Amaç aslında bir kuantum sisteminin temel durumunu bulmaksa, cevap evettir. Ancak amaç, benzetilmiş tavlamaya benzer genel amaçlı bir optimizasyon algoritmasına sahip olmaksa, cevap hayırdır.

1. _{Martoňák, R., Santoro, GE & Tosatti, E. Yol integrali Monte Carlo yöntemi ile kuantum tavlama: İki boyutlu rasgele Ising modeli. Phys. Rev. B 66 , 094203 (2002). URL http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.66.094203}
2. _{Santoro, GE, Martoňák, R., Tosatti, E. & Car, R. Ising spin camının kuantum tavlama teorisi. Bilim 295 , 2427-2430 (2002). URL http://dx.doi.org/10.1126/science.1068774 .}

Kuantumdan ilham alan doğrusal genetik programlamaya bir göz atın. Bu algoritma, zorunlu dillerde bilgisayar programları başlatmayı amaçlamaktadır. Örneğin:

• https://www.researchgate.net/project/Quantum-Inspired-Linear-Genetic-Programming

• Bir Bilgi Yönetim Sistemi Olarak Kuantumdan Esinlenen Doğrusal Genetik Programlama, Ağustos 2013, Bilgisayar Dergisi 56 (9): 1043-1062, Douglas Mota Dias ve Marco Aurelio C. Pacheco https://doi.org/10.1093/comjnl/bxs108