Lagrangian Duality in Quantum Optimization: Overcoming QUBO Limitations for Constrained Problems
Notice bibliographique
Résumé
We propose an approach to solving constrained combinatorial optimization problems based on embedding the concept of Lagrangian duality into the framework of adiabatic quantum computation. Within the setting of circuit-model fault-tolerant quantum computation, we demonstrate that this approach achieves a quadratic improvement in circuit depth and maintains a constraint-independent circuit width in contrast to the prevalent approach of solving constrained problems via reformulations based on the quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) framework. Our study includes a detailed review of the limitations encountered when using QUBO for constrained optimization. We show that the proposed method overcomes these limitations by encoding the optimal solution at an energetically elevated level of a simpler problem Hamiltonian, which results in substantially more resource-efficient quantum circuits. We consolidate our strategy with a detailed analysis on how the concepts of Lagrangian duality such as duality gap and complementary slackness relate to the success probability of sampling the optimal solution. Our findings are illustrated by benchmarking the Lagrangian dual approach against the QUBO approach using the NP-complete binary knapsack problem.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».