Optimierung ist die Wissenschaft, Dinge zu verbessern, die beste Lösung unter einer Vielzahl von Möglichkeiten zu finden. Ob es um die Minimierung von Kosten, die Maximierung der Effizienz oder die Verbesserung der Leistung geht, Optimierungsprobleme durchdringten verschiedene Bereiche von der Logistik über das Finanzwesen bis hin zur künstlichen Intelligenz.
Häufig ist der Suchraum allerdings so groß, dass das Finder der optimalen Lösung exponentiell viel Zeit benötigen würde. Quantum Annealing ist eine neuartige Optimierungstechnik, die das Potential birgt, solche klassisch unlösbaren Probleme anzugehen, indem sie Quantentunneleffekte ausnutzt. Das zentrale Werkzeug bildet dabei Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO), das eine quadratische Zielfunktion über binäre Variablen minimiert. Eine Vielzahl anderer Optimierungsprobleme lässt sich auf QUBO abbilden und somit auf Quantencomputern lösen.
In diesem Proseminar sollen Abbildungen verschiedenster relevanter Optimierungsprobleme auf QUBO untersucht werden. Dazu wird es eine Einführung in die Grundlagen der Optimierung, QUBO und Quantum Annealing geben. Anschließend werden Themen verteilt, über die die Studenten im Laufe des Semesters eine schriftliche Ausarbeitung und einen mündlichen Vortrag erstellen sollen. Die Vorträge werden gegen Semesterende in mehreren gemeinsamen Terminen vorgestellt.
- Lehrende:r: Sascha Mücke