Steiner Traveling Salesman Problem with Quantum Annealing

要約

Steiner Traveling Salesman問題（STSP）は、古典的な旅行セールスマンの問題のバリアントです。
STSPには、シュタイナーノードを組み込むことが含まれます。シュタイナーノードは、元々は必要な訪問セットの一部ではなく、ルートに追加され、全体的なソリューションを強化し、総旅行コストを最小限に抑えることができます。
STSPのNPハードの性質を考えると、それに対処するための量子アプローチを提案します。
具体的には、D-Waveのハードウェアを使用して量子アニーリングを使用して、この問題を解決する可能性を調査します。
計算の実現可能性を高めるために、ネットワークサイズを効果的に削減する前処理方法を開発します。
私たちの実験結果は、この還元手法が問題の複雑さを大幅に低下させ、既存の量子ハードウェアにより適した量子アニールの標準入力である2次非制約のバイナリ最適化定式化を実現することを示しています。
さらに、結果は、STSPを解決するための有望で革新的なアプローチとしての量子アニーリングの可能性を強調しています。

要約(オリジナル)

The Steiner Traveling Salesman Problem (STSP) is a variant of the classical Traveling Salesman Problem. The STSP involves incorporating steiner nodes, which are extra nodes not originally part of the required visit set but that can be added to the route to enhance the overall solution and minimize the total travel cost. Given the NP-hard nature of the STSP, we propose a quantum approach to address it. Specifically, we employ quantum annealing using D-Wave’s hardware to explore its potential for solving this problem. To enhance computational feasibility, we develop a preprocessing method that effectively reduces the network size. Our experimental results demonstrate that this reduction technique significantly decreases the problem complexity, making the Quadratic Unconstrained Binary Optimization formulation, the standard input for quantum annealers, better suited for existing quantum hardware. Furthermore, the results highlight the potential of quantum annealing as a promising and innovative approach for solving the STSP.

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