Challenges and opportunities in quantum optimization

Abbas, Amira und Ambainis, Andris und Augustino, Brandon und Bärtschi, Andreas und Buhrman, Harry und Coffrin, Carleton und Cortiana, Giorgio und Dunjko, Vedran und Egger, Daniel J. und Elmegreen, Bruce G. und Franco, Nicola und Fratini, Filippo und Fuller, Bryce und Gacon, Julien und Gonciulea, Constantin und Gribling, Sander und Gupta, Swati und Hadfield, Stuart und Heese, Raoul und Kircher, Gerhard und Kleinert, Thomas und Koch, Thorsten und Korpas, Georgios und Lenk, Steve und Marecek, Jakub und Markov, Vanio und Mazzola, Guglielmo und Mensa, Stefano und Mohseni, Naeimeh und Nannicini, Giacomo und O’Meara, Corey und Tapia, Elena Peña und Pokutta, Sebastian und Proissl, Manuel und Rebentrost, Patrick und Sahin, Emre und Symons, Benjamin C. B. und Tornow, Sabine und Valls, Víctor und Woerner, Stefan und Wolf-Bauwens, Mira L. und Yard, Jon und Yarkoni, Sheir und Zechiel, Dirk und Zhuk, Sergiy und Zoufal, Christa (2024) Challenges and opportunities in quantum optimization. Nature Reviews Physics, 6 (12), Seiten 718-735. Springer Nature. doi: 10.1038/s42254-024-00770-9. ISSN 2522-5820.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1038/s42254-024-00770-9

Kurzfassung

Quantum computers have demonstrable ability to solve problems at a scale beyond brute-force classical simulation. Interest in quantum algorithms has developed in many areas, particularly in relation to mathematical optimization — a broad field with links to computer science and physics. In this Review, we aim to give an overview of quantum optimization. Provably exact, provably approximate and heuristic settings are first explained using computational complexity theory, and we highlight where quantum advantage is possible in each context. Then, we outline the core building blocks for quantum optimization algorithms, define prominent problem classes and identify key open questions that should be addressed to advance the field. We underscore the importance of benchmarking by proposing clear metrics alongside suitable optimization problems, for appropriate comparisons with classical optimization techniques, and discuss next steps to accelerate progress towards quantum advantage in optimization.

elib-URL des Eintrags:

https://elib.dlr.de/219452/

Dokumentart:

Zeitschriftenbeitrag

Titel:

Challenges and opportunities in quantum optimization

Autoren:

Autoren	Institution oder E-Mail-Adresse	Autoren-ORCID-iD	ORCID Put Code
Abbas, Amira	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3383-2287	NICHT SPEZIFIZIERT
Ambainis, Andris	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Augustino, Brandon	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Bärtschi, Andreas	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-9049-0984	NICHT SPEZIFIZIERT
Buhrman, Harry	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Coffrin, Carleton	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3238-1699	NICHT SPEZIFIZIERT
Cortiana, Giorgio	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-8745-5021	NICHT SPEZIFIZIERT
Dunjko, Vedran	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-2632-7955	NICHT SPEZIFIZIERT
Egger, Daniel J.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-5523-9807	NICHT SPEZIFIZIERT
Elmegreen, Bruce G.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Franco, Nicola	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-7320-5627	NICHT SPEZIFIZIERT
Fratini, Filippo	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8060-4730	NICHT SPEZIFIZIERT
Fuller, Bryce	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0009-0009-3218-6501	NICHT SPEZIFIZIERT
Gacon, Julien	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8617-1825	NICHT SPEZIFIZIERT
Gonciulea, Constantin	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Gribling, Sander	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-6817-2971	NICHT SPEZIFIZIERT
Gupta, Swati	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Hadfield, Stuart	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-4607-3921	NICHT SPEZIFIZIERT
Heese, Raoul	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7479-3339	NICHT SPEZIFIZIERT
Kircher, Gerhard	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0009-0008-6507-5149	NICHT SPEZIFIZIERT
Kleinert, Thomas	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7082-7466	NICHT SPEZIFIZIERT
Koch, Thorsten	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-1967-0077	NICHT SPEZIFIZIERT
Korpas, Georgios	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3850-4979	NICHT SPEZIFIZIERT
Lenk, Steve	steve.lenk (at) dlr.de	https://orcid.org/0000-0002-3376-0589	198517361
Marecek, Jakub	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-0839-0691	NICHT SPEZIFIZIERT
Markov, Vanio	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Mazzola, Guglielmo	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-8982-5169	NICHT SPEZIFIZIERT
Mensa, Stefano	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-0938-144X	NICHT SPEZIFIZIERT
Mohseni, Naeimeh	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3373-4572	NICHT SPEZIFIZIERT
Nannicini, Giacomo	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-4936-1259	NICHT SPEZIFIZIERT
O’Meara, Corey	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7056-7545	NICHT SPEZIFIZIERT
Tapia, Elena Peña	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Pokutta, Sebastian	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-7365-3000	NICHT SPEZIFIZIERT
Proissl, Manuel	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0009-0006-1083-1133	NICHT SPEZIFIZIERT
Rebentrost, Patrick	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Sahin, Emre	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-5996-0407	NICHT SPEZIFIZIERT
Symons, Benjamin C. B.	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0001-5742-1082	NICHT SPEZIFIZIERT
Tornow, Sabine	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-3301-169X	NICHT SPEZIFIZIERT
Valls, Víctor	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Woerner, Stefan	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Wolf-Bauwens, Mira L.	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Yard, Jon	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Yarkoni, Sheir	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-1839-3757	NICHT SPEZIFIZIERT
Zechiel, Dirk	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT	NICHT SPEZIFIZIERT
Zhuk, Sergiy	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0002-0956-8909	NICHT SPEZIFIZIERT
Zoufal, Christa	NICHT SPEZIFIZIERT	https://orcid.org/0000-0003-4126-3141	NICHT SPEZIFIZIERT

Datum:

28 Oktober 2024

Erschienen in:

Nature Reviews Physics

Referierte Publikation:

Open Access:

Nein

Gold Open Access:

Nein

In SCOPUS:

In ISI Web of Science:

Band:

DOI:

10.1038/s42254-024-00770-9

Seitenbereich:

Seiten 718-735

Verlag:

Springer Nature

ISSN:

2522-5820

Status:

veröffentlicht

Stichwörter:

Quantum optimization algorithms, quantum computing, benchmarking, quantum optimization

HGF - Forschungsbereich:

keine Zuordnung

HGF - Programm:

keine Zuordnung

HGF - Programmthema:

keine Zuordnung

DLR - Schwerpunkt:

Quantencomputing-Initiative

DLR - Forschungsgebiet:

QC AW - Anwendungen

DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):

QC - QCMobility

Standort:

Ulm

Institute & Einrichtungen:

Institut für Quantentechnologien > Quanteninformation und -Kommunikation

Hinterlegt von:

Nguyen, Thi Kim Tuyen

Hinterlegt am:

02 Dez 2025 10:57

Letzte Änderung:

02 Dez 2025 10:57

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