Kentsel trafik sıkışıklığı, işe gidip gelme sürelerinden karbon emisyonlarına ve tedarik zinciri güvenilirliğine kadar her şeyi etkileyen maliyetli ve kalıcı bir sorun. Şehirler büyüdükçe ve ulaşım ağları artan talep altında zorlandıkça, karmaşıklık artar ve trafik akışını yönetmek için kullanılan geleneksel araçlar sınırlarına ulaşıyor. Bu sorunu çözmek için Melbourne Üniversitesi ve Ford Motor Company’den araştırmacılar kuantum hesaplamaya yöneldi. Kuantum bilgisayar trafik sorunlarına yenilikçi çözümler getirebilir.
Kuantum bilgisayar trafik sıkışıklığı problemlerine çare olacak mı?
arXiv’de yayınlanan yeni araştırmaları, hibrit kuantum-klasik yaklaşımın, günümüzün gürültülü ve sınırlı kuantum donanımlarını kullanarak bile şehir ortamlarında trafik hareketini optimize etmeye nasıl yardımcı olabileceğini araştırıyor. Kuantum bilgisayar trafik yönetiminde büyük umut vadediyor.
Çalışmanın merkezinde, karmaşık optimizasyon problemlerini çözmek için bir kuantum yöntemi olan Kuantum Yaklaşık Optimizasyon Algoritması (Quantum Approximate Optimization Algorithm) yer alıyor. Ekip, kentsel trafik akışını bir MaxCut problemi olarak modelleyerek tıkanıklığı etkili bir şekilde matematiksel bir zorluğa dönüştürdü: Araçlara aşırı kalabalık ve çatışma noktalarından kaçınacak şekilde rotalar nasıl atanır?
Bunu mevcut gürültülü orta ölçekli kuantum aygıtlarında uygulanabilir kılmak için araştırmacılar, alan-özgü başlatma tekniklerini tanıttı. Bu teknikler, algoritmaya trafik örüntülerinden bilgi alan daha akıllı bir başlangıç noktası vererek sistemin daha az kuantum işlemiyle daha iyi çözümlere ulaşmasını sağladı. Ayrıca, günümüzün kuantum işlemcileri için bilinen bir zorluk olan uzun menzilli iki kübit etkileşimlerinden kaçınan gürültüye dayanıklı bir QAOA çeşidi geliştirdiler. Bu versiyon bazı eniyilikten ödün verse de, IBM Quantum donanımında daha sağlam olduğu ve gerçek cihazların bağlantı kısıtlamalarına daha uygun olduğu kanıtlandı. Bu, kuantum bilgisayar trafik çözümlerinde önemli bir ilerleme oldu.
Hibrit sistem, standart QAOA devrelerinden daha iyi performans gösterdiği ve rota verimliliğinde iyileştirmeler gösterdiği simüle edilmiş 3×3 Manhattan tarzı bir trafik şebekesinde test edildi. Klasik bir trafik simülatörünü bir kuantum iyileştiriciyle entegre ederek, çalışma gerçek zamanlı trafik kontrolü, akıllı mobilite ve lojistik planlamada gelecekteki uygulamalara işaret ediyor.
Kuantum bilgisayar trafik akışını düzene sokarak kentiçi ulaşımı daha verimli hale getirebilir. Kuantum bilişim için bu, anlamlı iş kullanım örneklerinin beklenenden daha erken ortaya çıkabileceğinin bir başka işareti. Bu sayede, tam hata toleranslı sistemleri beklemeden gerçek dünya zorluklarının üstesinden gelinebilecek, dikkatlice tasarlanmış hibrit çözümler kullanılabiliyor.