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Quantum Annealing versus Digital Computing: An Experimental Comparison

Jünger, Michael und Lobe, Elisabeth und Mutzel, Petra und Reinelt, Gerhard und Rendl, Franz und Rinaldi, Giovanni und Stollenwerk, Tobias (2021) Quantum Annealing versus Digital Computing: An Experimental Comparison. Journal of Experimental Algorithmics, 26 (1.9), Seiten 1-30. Association for Computing Machinery (ACM). doi: 10.1145/3459606. ISSN 1084-6654.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3459606

Kurzfassung

Quantum annealing is getting increasing attention in combinatorial optimization. The quantum processing unit by D-Wave is constructed to approximately solve Ising models on so-called Chimera graphs. Ising models are equivalent to quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problems and maximum cut problems on the associated graphs. We have tailored branch-and-cut as well as semidefinite programming algorithms for solving Ising models for Chimera graphs to provable optimality and use the strength of these approaches for comparing our solution values to those obtained on the current quantum annealing machine, D-Wave 2000Q. This allows for the assessment of the quality of solutions produced by the D-Wave hardware. In addition, we also evaluate the performance of a heuristic by Selby. It has been a matter of discussion in the literature how well the D-Wave hardware performs at its native task, and our experiments shed some more light on this issue. In particular, we examine how reliably the D-Wave computer can deliver true optimum solutions and present some surprising results.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146751/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:https://dl.acm.org/doi/10.1145/3459606
Titel:Quantum Annealing versus Digital Computing: An Experimental Comparison
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Jünger, MichaelUniversity of CologneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lobe, ElisabethElisabeth.Lobe (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3473-8906NICHT SPEZIFIZIERT
Mutzel, PetraTU Dortmund UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reinelt, GerhardHeidelberg UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rendl, FranzUniversity of KlagenfurtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rinaldi, GiovanniIstituto di Analisi dei Sistemi ed Informatica, RomeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stollenwerk, Tobiastobias.stollenwerk (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5445-8082NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:9 Juli 2021
Erschienen in:Journal of Experimental Algorithmics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:26
DOI:10.1145/3459606
Seitenbereich:Seiten 1-30
Verlag:Association for Computing Machinery (ACM)
ISSN:1084-6654
Status:veröffentlicht
Stichwörter:branch and cut, chimera graphs, exact methods for combinatorial optimization, experimental evaluation, maximum cut problem, integer programming, quadratic unconstrained binary optimization, Ising model, semidefinite programming, Quantum annealing
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantencomputing
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: Lobe, Elisabeth
Hinterlegt am:07 Dez 2021 12:04
Letzte Änderung:07 Dez 2021 12:04

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