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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87067| Tipo: | TCC |
| Título: | Benchmarking de algoritmos clássicos e variacionais quânticos para o problema MaxCut em redes de telecomunicações |
| Título em inglês: | Benchmarking of classical and quantum variational algorithms for the MaxCut problem in telecommunications networks |
| Autor(es): | Esteban, Matheus de Almeida |
| Orientador: | Silva, João Batista Rosa |
| Palavras-chave em português: | MaxCut;Grafos;VQE;Algoritmo de Goemans-Williamson;Computação quântica;Qiskit |
| Palavras-chave em inglês: | MaxCut;Graphs;VQE;Goemans-Williamson algorithm;Quantum computing;Qiskit |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES |
| Data do documento: | 2026 |
| Citação: | 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. |
| Resumo: | 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 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/7379036716495485 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-4004-0926 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7148636278106663 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES - Monografias |
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