Quantum Computing Applied to Industrial Optimization Problems

Kvantedatamaskiner representerer et radikalt skifte i datateknologi, og mange har spådd at utnyttelse av den enestående iboende beregningskraften vil ha en sterk disruptiv effekt på næringsliv og samfunnet generelt. Dette vil imidlertid kreve konvergens av flere muliggjørende teknologier: hardwaredesign og bruk av kvantefysikk for å utføre beregninger, digitale teknologier for å frembringe, lagre og prosessere data, og avanserte operasjonsanalytiske metoder for bruk i beslutningsstøtte. Formålet med NeQst er å utforske hvordan nært forestående kvantedatamaskiner kan brukes til å løse utfordrende optimeringsproblemer fra næringsliv og offentlig forvaltning, eksemplifisert gjennom en rekke spesifikke problemer foreslått fra prosjektets industripartnere. Disse omfatter: vannkraftplanlegging, ruteplanlegging for autonome skip, deteksjon av finansiell svindel, porteføljeforvaltning, og optimering av forsyningskjeder og logistikk. Prosjektet vil arbeidet med en rekke fundamentale utfordringer for å gjøre kvantebaserte algoritmer mer effektive enn klassiske algoritmer. Det er lite trolig at kvantedatamaskiner er nyttige på egenhånd og man må derfor utvikle hybride kvante-klassiske algoritmer tilpasset spesifikke problemer og utforske hvordan disse kan programmeres effektivt på kommende maskinarkitekturer. Utnyttelse av kvantedatamaskiner er begrenset av iboende støy, som må karakteriseres for å kunne motvirkes av programvaren. Sist, men ikke minst, må man utvikle rigorøs metodikk for å sammenligne effektiviteten av klassiske algoritmer og kvante-baserte algoritmer.

Quantum computing is an impending technology with a huge potential for societal and business disruption. The main goal of NeQst is to make a significant contribution towards realizing this potential. To reach this goal we will perform exploratory research on how near-term quantum computers can help to solve high-impact optimization problems suggested by major industries: hydropower scheduling, route planning for autonomous ships, financial fraud detection, portfolio management, and logistics and supply chain optimization. Business use of quantum computing requires the convergence of different technologies; quantum technology, i.e., the use of quantum physics to perform calculations; digital technology, i.e., to generate, store, process data; and operations research, i.e., advanced analytical methods for decision making.