PIAC Parte 2. Algoritmos para optimización cuántica

Apuntes de Programación e implementación de algoritmos cuánticos, Máster Universitario en Ciencia e Tecnoloxías de Información Cuántica, USC. Curso 2025/26.

Tomás Fernández Pena tf.pena@usc.es CiTIUS Despacho 113

Temario

1. Problemas QUBO y modelo Ising
   • Introducción a los problemas de optimización
   • Problemas de optimización binaria cuadrática sin restricciones (QUBO)
   • Modelo Ising
   • Equivalencia QUBO/Ising
   • Problemas de optimización binaria con restricciones
   • Otros problemas de optimización
2. Computación cuántica adiabática y Quantum Annealing
   • Computación cuántica adiabática
   • Quantum annealing
   • Quantum annealers
   • Problemas binarios cuadráticos con restricciones (CQM)
   • Embedding
3. Circuitos parametrizados y algoritmos variacionales
   • Algoritmos cuánticos variacionales
   • Circuitos parametrizados en Qiskit
4. Algoritmo cuántico de optimización aproximada (QAOA)
   • Discretización de la evolución adiabática (Trotterization)
   • Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA)
   • Programas cuadráticos con restricciones cuadráticas
   • Variantes de QAOA
5. Algoritmo cuántico variacional para el cálculo de autovalores (VQE)
   • Principio Variacional
   • Algoritmo VQE
   • Ejemplo: Problema molecular en Qiskit
   • Optimización con VQE
6. Búsqueda adaptativa de Grover (GAS)
   • Algoritmo GAS
   • Implementación del oráculo
   • Suma en el dominio de Fourier (phase encoding)
   • Implementación del oráculo (continuación)
   • Uso con el algoritmo de Grover
   • Qiskit GroverOptimizer