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Tipo: TCC
Título : Benchmarking de algoritmos clássicos e variacionais quânticos para o problema MaxCut em redes de telecomunicações
Título en inglés: Benchmarking of classical and quantum variational algorithms for the MaxCut problem in telecommunications networks
Autor : Esteban, Matheus de Almeida
Tutor: Silva, João Batista Rosa
Palabras clave en portugués brasileño: MaxCut;Grafos;VQE;Algoritmo de Goemans-Williamson;Computação quântica;Qiskit
Palabras clave en inglés: MaxCut;Graphs;VQE;Goemans-Williamson algorithm;Quantum computing;Qiskit
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES
Fecha de publicación : 2026
Citación : ESTEBAN, Matheus de Almeida. Benchmarking de algoritmos clássicos e variacionais quânticos para o problema MaxCut em redes de telecomunicações. 2026. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Telecomunicações) — Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: O problema do corte máximo (Maximum Cut- MaxCut) é um problema de tempo PolinomialNão Determinístico (Nondeterministic Polynomial time- NP)-difícil com aplicações relevantesem cenários de particionamento e alocação de recursos em redes de telecomunicações. Nestetrabalho, é apresentado um benchmarking entre três abordagens para sua resolução: a soluçãoexata por força bruta, a aproximação clássica baseada no algoritmo de Goemans-Williamson(Goemans-Williamson algorithm- GW), abordagem variacional quântica por meio do Solucionador Quântico Variacional (Variational Quantum Eigensolver- VQE) e o Algoritmo de OtimizaçãoQuântica Aproximada (Quantum Approximate Optimization Algorithm- QAOA). Para validara viabilidade destas metodologias em cenários práticos, o trabalho incorpora um estudo decaso focado na otimização estrutural de uma rede de telecomunicações onde os algoritmosforam aplicados. Os resultados demonstram que o algoritmo clássico de Goemans-Williamsonoferece o melhor custo-benefício, mantendo alta eficiência temporal e AR próxima a 1,0000.Entre os modelos quânticos, evidenciou-se um trade-off: o VQE apresentou maior qualidadeda solução à custa de um espaço paramétrico de ordem O(N), enquanto o QAOA alcançouexcelente compactação paramétrica na ordem de O(p), porém com degradação na qualidade docorte à medida que o problema escalou. Conclui-se que a principal barreira atual para a vantagemquântica nessas formulações não reside na matemática dos ansätze, mas no custo exponencial dasimulação clássica de vetores de estado, reforçando a necessidade de execução em hardwaresquânticos reais para a obtenção de ganhos práticos.
Abstract: The maximum cut (MaxCut) problem is a Non-Deterministic Polynomial-time (NP)-hard problem with relevant applications in partitioning and resource allocation scenarios in telecommunications networks. In this work, a benchmarking among three approaches for its resolution ispresented: the exact solution by brute force, the classical approximation based on the GoemansWilliamson (GW) algorithm, the quantum variational approach through the Variational QuantumEigensolver (VQE), and the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA). To validate the feasibility of these methodologies in practical scenarios, this work incorporates a casestudy focused on the structural optimization of a telecommunications network where the algorithms were applied. The results demonstrate that the classical Goemans-Williamson algorithmoffers the best cost-benefit, maintaining high temporal efficiency and an AR close to 1,0000.Among the quantum models, a trade-off became evident: the VQE presented higher solutionquality at the expense of a parametric space of order O(N), while the QAOA achieved excellentparametric compression in the order of O(p), but with degradation in the cut quality as theproblem scaled. It is concluded that the main current barrier to quantum advantage in theseformulations does not lie in the mathematics of the ansätze, but in the exponential cost of theclassical simulation of state vectors, reinforcing the need for execution on real quantum hardwareto obtain practical gains
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87067
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/7379036716495485
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0002-4004-0926
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/7148636278106663
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES - Monografias

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