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Quantum Shift Scheduling - A Comparison to Classical Approaches

Prüfer, Sven und Scherer, Antonius und Spörl, Andreas und Guggemos, Tobias und Pomplun, Nikolas und Lenzen, Christoph (2021) Quantum Shift Scheduling - A Comparison to Classical Approaches. In: 12th International Workshop on Planning and Scheduling for Space (IWPSS 2021). 12th International Workshop on Planning and Scheduling for Space (IWPSS 2021), 27.-29. Jul. 2021, virtuell.

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Offizielle URL: https://sites.google.com/view/iwpss2021/schedule

Kurzfassung

Solving discrete optimization problems with constraints is a very common task in industry and research as it is fundamental in solving many planning tasks. In this paper we will look at an instance of a time table problem for generating shift schedules at the German Space Operation Center (GSOC). We describe the implementation of a quantum approach and compare the differences to classical optimization strategies, knowing that the problem sizes given to the quantum systems are not competitive yet. By doing so we are establishing a software chain that is able to map our problem to different physical systems which paves the way to problem solving as a hybrid solution where sub-problems are distributed among classical and quantum hardware. In this study we included three approaches to tackle the described problem. For the quantum part, we included a programmatically generated quantum circuit that yields a solution to a (sub) problem using Grovers algorithm, able to be run on any general quantum computer with sufficiently many qubits of sufficiently high quality. On the classical side, as a validation and benchmark reference, we use a heuristic search method, implemented by GSOCs own planning tool set Plato and PINTA (Lenzen et al. 2012; Nibler et al. 2021) as well as a constraint integer programming formulation solved by an external software framework, such as e. g. GLPK or SCIP (Gamrath et al. 2020). This paper builds on and extends results from (Scherer et al. 2021).

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145763/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Quantum Shift Scheduling - A Comparison to Classical Approaches
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prüfer, SvenSven.Pruefer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scherer, Antoniusantonius.scherer (at) gmail.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spörl, AndreasAndrea.Spoerl (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guggemos, TobiasTobias.Guggemos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pomplun, NikolasNikolas.Pomplun (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lenzen, ChristophChristoph.Lenzen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3542-6303NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 Juli 2021
Erschienen in:12th International Workshop on Planning and Scheduling for Space (IWPSS 2021)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Chien, SteveJet Propulsion Laboratory, California Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Planning, Optimization, Quantum, Quantum Computing
Veranstaltungstitel:12th International Workshop on Planning and Scheduling for Space (IWPSS 2021)
Veranstaltungsort:virtuell
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:27.-29. Jul. 2021
Veranstalter :California Institute of Technology
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Kontrollzentrumstechnologie
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Missionstechnologie
Hinterlegt von: Prüfer, Sven
Hinterlegt am:17 Nov 2021 09:49
Letzte Änderung:17 Nov 2021 09:49

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