Abstrak

Penjadwalan tugas dengan interval waktu terbatas dan sumber daya terbatas masih menjadi tantangan mendasar di berbagai domain seperti manufaktur, logistik, komputasi awan, dan layanan kesehatan. Studi ini menyajikan varian baru dari Algoritma Optimasi Aproksimasi Kuantum (QAOA) yang dirancang untuk mengatasi masalah penjadwalan tugas yang dirumuskan sebagai model Optimasi Biner Kuadratis Tanpa Kendala (QUBO). Metode yang diusulkan, disebut sebagai Penjadwal Interval Waktu Kuantum (QTIS), mengintegrasikan sirkuit kuantum berbantuan ancilla untuk mendeteksi dan menghukum tugas yang tumpang tindih secara dinamis, sehingga meningkatkan penegakan kendala penjadwalan. Dua implementasi komplementer dieksplorasi untuk deteksi tumpang tindih: pendekatan kuantum berdasarkan rotasi RY dan gerbang CCNOT, serta alternatif klasik yang mengandalkan perbandingan interval yang diproses sebelumnya. QTIS menguraikan Hamiltonian masalah, Hp, menjadi dua komponen, masing-masing diparameterisasi oleh sudut yang berbeda. Komponen pertama mengkodekan fungsi objektif, sedangkan komponen kedua menangkap suku penalti yang terkait dengan interval tumpang tindih, yang dikendalikan oleh sirkuit bantu. Selanjutnya, tiga strategi minimasi dievaluasi: QAOA standar, T-QAOA, dan HT-QAOA, yang menunjukkan bahwa penggunaan parameter terpisah untuk komponen Hamiltonian masalah yang berbeda menghasilkan nilai energi yang lebih rendah dan kualitas solusi yang lebih baik. Hasil mengonfirmasi efisiensi QTIS dalam menjadwalkan tugas dengan jendela waktu tetap sambil meminimalkan konflik, menunjukkan potensinya untuk memajukan optimasi hibrida kuantum-klasik di lingkungan penjadwalan yang kompleks.

Kategori

Fisika Kuantum (quant-ph); Teknologi Baru (cs)

Komentar

19 halaman, 13 gambar