| مقایسه بهینه‌سازی کلاسیک و کوانتومی در تخصیص منابع آب |
| کد مقاله : 1332-IWWA |
| نویسندگان |
|
مصطفی قاسم‌زاده اورتاکند *1، مهدی احمدی2 1کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب دانشگاه تهران 2استادیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه صنعتی امیرکبیر |
| چکیده مقاله |
| هدف این پژوهش مقایسه عملکرد دو روش کلاسیک SLSQP و الگوریتم ژنتیک با دو روش ترکیبی کوانتومی QAOA و SamplingVQE در مسئله تخصیص آب است. برای بررسی اثر مقیاس مسئله، دو سامانه واقعی شامل مخزن Dhom درمنطقه Upper Krishna با 1768 مشاهده هفتگی، و سامانه سه‌مخزنه Delaware با 8036 مشاهده روزانه استفاده شد. روش‌های کلاسیک روی کل سابقه زمانی به‌صورت rolling horizon اجرا شدند و برای مقایسه مستقیم چهار روش، شش پنجره مشترک از هر منطقه انتخاب شد. متغیرهای پیوسته برای اجرای کوانتومی با کدگذاری دو بیتی به QUBO تبدیل شدند و نمونه‌های Krishna و Delaware به‌ترتیب به 16 و 12 کیوبیت نیاز داشتند. نتایج نشان داد در دوره کامل Krishna، SLSQP و GA به‌ترتیب 67/97 و 00/88 درصد تقاضا را تأمین کردند، در حالی که در Delaware هر دو روش به 100 درصد تأمین رسیدند. در پنجره‌های مشترک Krishna، میانگین تأمین SLSQP، GA، QAOA و SamplingVQE به‌ترتیب 999/99، 53/97، 72/78 و 69/59 درصد بود. در Delaware، مقادیر بالاتر از 100 درصد برای روش‌های کوانتومی با نقض قیود همراه بود. همچنین QAOA به مدار عمیق‌تر و گیت‌های دوکیوبیتی بیشتری نسبت به SamplingVQE نیاز داشت. نتایج نشان می‌دهد روش‌های کوانتومی فعلی برای نمونه‌های کوچک قابل اجرا هستند، اما از نظر دقت، امکان‌پذیری و مقیاس‌پذیری هنوز با روش‌های کلاسیک فاصله دارند. |
| کلیدواژه ها |
| تخصیص آب، بهینه‌سازی کوانتومی، SLSQP، الگوریتم ژنتیک، QAOA، SamplingVQE. |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارسال فایل های ارائه پوستر |
