| Title: | Primerjava optimiranja v gamsu ter na kvantnem računalniku : magistrsko delo |
|---|
| Authors: | ID Zimšek, Matija (Author) ID Nemet, Andreja (Mentor) More about this mentor...  ID Bogataj, Miloš (Comentor) |
| Files: | MAG_Zimsek_Matija_2023.pdf (2,76 MB) MD5: C910B67E4B89EC689863CD09B8B8438C
|
|---|
| Language: | Slovenian |
|---|
| Work type: | Master's thesis/paper |
|---|
| Typology: | 2.09 - Master's Thesis |
|---|
| Organization: | FKKT - Faculty of Chemistry and Chemical Engineering
|
|---|
| Abstract: | Za razliko od klasičnih računalnikov, kvantni računalniki (KR) izkoriščajo kvantno-mehanske pojave za izvajanje logičnih operacij. Osnovna enota v KR se imenuje kvantni bit ali kubit. Kvantno stanje kubitov lahko predstavimo kot superpozicijo njihovih osnovnih stanj, kar jih razlikuje od klasičnih bitov, ki so lahko v enem od dveh ločenih stanj. Čeprav je pri kubitih možnih neskončno kvantnih stanj, se po meritvi sesedejo v eno od svojih osnovnih stanj. Dodatna elegantna lastnost kubitov je njihova sposobnost, da med seboj tvorijo prepletena stanja, kar omogoča oblikovanje soodvisnosti med posameznimi naključnimi vedenji dveh kubitov. Tako lahko KR izkoriščajo lastnosti superpozicije in prepletenosti za izvajanje izračunov.
Tekom razvoja KR se je preizkusil širok spekter področij, kjer bi lahko bili uporabljeni, ampak hitro je postalo jasno da se lahko računska prednost KR izrazi le pri nekaterih nalogah in razredih problemov. Eden izmed njih so podrazred kombinatoričnih optimizacijskih problemov imenovani QUBO problemi. Prednost njih je ta, da jih je možno rešiti direktno na KR, ki uporabljajo efekt imenovan quantum annealing (QA). QA je pristop k reševanju optimizacijskih problemov, ki omogoča izogibanje lokalnemu minimumu. Specifičen tip KR s katerimi je možno uporabljati efekt QA razvija podjetje D-Wave systems Inc, ki ponujajo nabor orodij preko vmesnika Python imenovan Ocean software development kit.
V tem delu smo preverili zmožnost KR D-Wave pri reševanju dveh različnih optimizacijskih problemov, problem pakiranja in problem določitve lokacije električnih polninic. Dobljene rezultate smo primerjali z rešitvami, pridobljenimi v programskem okolju GAMS. Dodatno smo ocenili prednosti in slabosti optimiranja na KR. Prav tako smo pregledali dosedanje strokovno delo na področju QA in KR D-Wave.
Primerjava rezultatov na primeru pakiranja, je pokazala minimalne razlike med programoma, saj smo s pomočjo programa D-Wave pridobili rezultate, ki so odstopale manj kot 1% tudi pri večji množici vhodnih podatkov v primerjavi z rezultati, ki smo jih dosegli v okolju GAMS. Z drugim analiziranim primerom, problemom postavitve polnilnih postaj, pa je bilo primerjavo programov možno izvesti v skrajnosti. Zgodnji rezultati so pokazali, da je D-Wave sposoben najti solidne rešitve v bistveno krajšem času kot GAMS. Nadaljno raziskovanje z več različnimi vhodnimi podatki pa je povzročilo dvom v smiselnost razulatov, ki jih ponudi QA D-Wave. Zaključili smo lahko da D-Wave predstavlja koristno orodje, v kolikor je uporabljeno v razumnih mejah in so rezultati logično interpretirani koliko so uporabni in smiselni za nadaljno uporabo. |
|---|
| Keywords: | Kvantni računalnik, optimizacija, quantum annealing, GAMS, problem pakiranja, problem postavitve polnilnih postaj |
|---|
| Place of publishing: | Maribor |
|---|
| Place of performance: | Maribor |
|---|
| Publisher: | [M. Zimšek] |
|---|
| Year of publishing: | 2023 |
|---|
| Number of pages: | 1 spletni vir (1 datoteka PDF (IX, 63 f.)) |
|---|
| PID: | 20.500.12556/DKUM-84631  |
|---|
| UDC: | [530.145:004]:66.011(043.2) |
|---|
| COBISS.SI-ID: | 163407875  |
|---|
| Publication date in DKUM: | 18.07.2023 |
|---|
| Views: | 645 |
|---|
| Downloads: | 76 |
|---|
| Metadata: |  |
|---|
| Categories: | KTFMB - FKKT
|
|---|
|
:
|
Copy citation |
|---|
| | | | Average score: | (0 votes) |
|---|
| Your score: | Voting is allowed only for logged in users. |
|---|
| Share: |  |
|---|
Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click
on the title to get all document metadata. |