qRobot: un enfoque de computación cuántica en la optimización del problema de selección y agrupación de pedidos de robots móviles
Autores: Atchade-Adelomou, Parfait; Alonso-Linaje, Guillermo; Albo-Canals, Jordi; Casado-Fauli, Daniel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
qRobot: un enfoque de computación cuántica en la optimización del problema de selección y agrupación de pedidos de robots móviles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Computación cuántica
Robótica
Algoritmo
Optimización
Computación híbrida
Entornos cuánticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo tiene como objetivo llevar la computación cuántica a la robótica. Se desarrolla un algoritmo cuántico para minimizar la distancia recorrida en almacenes y centros de distribución donde se aplica la preparación de pedidos. Para ello, se propone una prueba de concepto a través de un Raspberry Pi 4, generando un algoritmo cuántico de optimización combinatoria que ahorra la distancia recorrida y el lote de pedidos a realizar. En caso de necesidad computacional, el robot podrá paralelizar parte de las operaciones en computación híbrida (cuántica + clásica), accediendo a CPUs y QPUs distribuidos en una nube pública o privada. Desarrollamos un entorno estable (ARM64) dentro del robot (Raspberry) para ejecutar operaciones de gradiente y otros algoritmos cuánticos en IBMQ, Amazon Braket (D-Wave) y Pennylane local o remotamente. La prueba de concepto, al ejecutarse en los entornos cuánticos mencionados anteriormente, mostró el tiempo de ejecución de nuestro algoritmo con diferentes simuladores de acceso público en el mercado, resultados computacionales de nuestro algoritmo de preparación y agrupación, y analiza la ejecución cuántica en tiempo real. Nuestros hallazgos indican que el comportamiento de Amazon Braket D-Wave es mejor que la Computación Cuántica basada en puertas sobre 20 qubits, y que AWS-Braket tiene un mejor rendimiento en tiempo que Qiskit o Pennylane.
Descripción
Este artículo tiene como objetivo llevar la computación cuántica a la robótica. Se desarrolla un algoritmo cuántico para minimizar la distancia recorrida en almacenes y centros de distribución donde se aplica la preparación de pedidos. Para ello, se propone una prueba de concepto a través de un Raspberry Pi 4, generando un algoritmo cuántico de optimización combinatoria que ahorra la distancia recorrida y el lote de pedidos a realizar. En caso de necesidad computacional, el robot podrá paralelizar parte de las operaciones en computación híbrida (cuántica + clásica), accediendo a CPUs y QPUs distribuidos en una nube pública o privada. Desarrollamos un entorno estable (ARM64) dentro del robot (Raspberry) para ejecutar operaciones de gradiente y otros algoritmos cuánticos en IBMQ, Amazon Braket (D-Wave) y Pennylane local o remotamente. La prueba de concepto, al ejecutarse en los entornos cuánticos mencionados anteriormente, mostró el tiempo de ejecución de nuestro algoritmo con diferentes simuladores de acceso público en el mercado, resultados computacionales de nuestro algoritmo de preparación y agrupación, y analiza la ejecución cuántica en tiempo real. Nuestros hallazgos indican que el comportamiento de Amazon Braket D-Wave es mejor que la Computación Cuántica basada en puertas sobre 20 qubits, y que AWS-Braket tiene un mejor rendimiento en tiempo que Qiskit o Pennylane.