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物流問題に対する量子アニーリングによる実装と制約条件の影響

Akiyoshi Wakatani

Published Aug 8, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

次世代の計算方式として量子コンピューティングが注目されている. その実現方式の一つである量子アニーリングは組合せ最適化の分野で実用レベルでのアプリケーションが扱われ, 特に既存デバイスを用いた疑似的量子アニーリングマシンは多数の提案と実稼働がされている. 一方で, 働き方の改革に起因する物流業界の効率化が急がれており, 移動コストと人件費コストの最小化は大きな課題である. 本稿では, Fixstars Amplify Annealing Engineを用いて物流問題の最適化の実装を行い, その制約条件の増加と最適解を求める実行時間の関係と, 実行時間を削減するための効率化について述べる. 丁寧な最適化を求めるためには制約条件は複雑になるが, それによる求解時間の増加は顕著であり, 決定変数の初期化により制約条件を減少することにより求解時間を削減できることを実験的に確認した.

DOI
10.14990/0002000901

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近年, 量子計算が注目されている. 量子計算には量子ゲート方式と量子アニーリング方式があるが, 実用的に利用されているいるのは後者であり, デジタル方式のものも含め複数の実機が発表されている. しかし, 実問題をイジングモデルの相互作用とバイアスに変換することは煩雑であり, 自動的にイジング最適化を行なうソフトウェアの利用が重要である. 本稿では, そのためのソフトウェアの一つであるFixstars Amplify を用いて巡回セールスマン問題をFixstars Amplify Annealing Engine上で実行し, 古典的ソルバーのGLPK (GNU Linear Programming Kit) のオンプレミスのLinux マシン上での実行結果との比較を行い, その試用を通して実用性の考察を行なう.
ナノ量子系の電気伝導は、一般に周期性をもたない不規則な磁場依存性を示すことが知られている。この磁気伝導度ゆらぎは、試料内で電子が複雑に散乱・干渉することで引き起こされ、試料固有の振動が観測されることから「量子指紋」と呼ばれる。一方で、不規則に振動する量子指紋を解読することは従来の解析手法では困難であり、ミクロな内部情報を抽出することはできなかった。そこで本研究では、量子指紋を解読可能な深層生成ネットワークを開発し、複雑な磁気伝導度ゆらぎからミクロな内部情報の抽出に挑戦した。講演では、開発ネットワークによる試料のミクロ構造および量子干渉情報の生成と、実験データへの応用について報告する。
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