BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//TUC//Events//EN CALSCALE:GREGORIAN BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Athens TZNAME:EEST DTSTART:19700329T030000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=3 BEGIN:STANDARD TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0300 TZNAME:EET DTSTART:19701025T040000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=10 END:STANDARD END:VTIMEZONE BEGIN:VEVENT CREATED:20250624T082622Z LAST-MODIFIED:20250624T082622Z DTSTAMP:20260907T215728Z UID:1788807448@tuc.gr SUMMARY:Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας κ. Νικολάου Βενέτη - Σχολή ΗΜΜΥ LOCATION:Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 137Π-39,- 38 DESCRIPTION:https://www.tuc.gr/el/to-polytechnei o/ilektronikes-ypiresies/imerologio/ imerologio-ekdiloseon-1?tx_tucevents 2_tuceventsdisplay%5Baction%5D=show& tx_tucevents2_tuceventsdisplay%5Bcon troller%5D=Event&tx_tucevents2_tucev entsdisplay%5Bevent%5D=7786&cHash=82 3beab8c2699c2ec3c2c67f4c761a87\nΠΟΛΥ ΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ\n Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών\ n Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών\n Π ΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ\n Νι κολάου Βενέτη\n με θέμα\n Υβριδική Κ βαντική-Κλασσική Υπολογιστική με Απο δοτική Χρήση Πόρων και Εφαρμογές σε Προβλήματα Χρονοπρογραμματισμού και Βελτιστοποίησης\n Resource Efficient Quantum-Classical Computing and App lications in Scheduling and Optimiza tion Problems\n Εξεταστική Επιτροπή\ n Καθηγητής Δημήτριος  Αγγελάκης (επ ιβλέπων)\n Καθηγητής Θρασύβουλος Σπυ ρόπουλος \n Καθηγητής Διονύσιος Χρισ τόπουλος \n Περίληψη\n Αυτή η διπλωμ ατική εργασία εξετάζει την εφαρμογή υβριδικών κβαντικών-κλασικών αλγορίθ μων για την επίλυση Job Shop Schedul ing προβλημάτων - JSSP, μιας κατηγορ ίας συνδυαστικών προβλημάτων βελτιστ οποίησης που ανήκουν στην κλάση NP-H ard. Η εργασία ξεκινά με την παρουσί αση των βασικών αρχών της κβαντομηχα νικής και της κβαντικής υπολογιστική ς, επισημαίνοντας τα ιδιαίτερα χαρακ τηριστικά τους που ενδέχεται να φέρο υν επανάσταση στα υπολογιστικά πρότυ πα.\n Ακολούθως, παρουσιάζεται το πρ ωτόκολλο της κβαντικής τηλεμεταφοράς , ως παράδειγμα αξιοποίησης των ιδιο τήτων της κβαντικής φυσικής στην πρά ξη, εντός πραγματικών κβαντικών αλγο ρίθμων. Στη συνέχεια, διερευνάται η χρήση του μοντέλου Quadratic Unconst rained Binary Optimization - QUBO ως πλαίσιο αναπαράστασης και επίλυσης συνδυαστικών προβλημάτων βελτιστοποί ησης μέσω τόσο κλασικών όσο και κβαν τικών υπολογιστικών πόρων.\n Ακολουθ εί μελέτη σύγχρονων κβαντικών προσεγ γίσεων λύσης του παραπάνω, όπως ο Κβ αντικός Προσεγγιστικός Αλγόριθμος Βε λτιστοποίησης (Quantum Approximate O ptimization Algorithm – QAOA) και ο Κβαντικός Αλγόριθμος Έυρεσης Ιδιωτιμ ών (Variational Quantum Eigensolver – VQE), ο οποίος υλοποιείται με τη χ ρήση ενός κυκλώματος που ονομάζεται Hardware-Efficient Ansatz - HEΑ. Οι αλγόριθμοι αυτοί δοκιμάζονται αρχικά σε πρότυπα προβλήματα όπως το Max-C ut και το Subset Sum, θέτοντας τις β άσεις για την εφαρμογή τους σε πιο π ολύπλοκα προβλήματα χρονοπρογραμματι σμού.\n Έπειτα, διατυπώνεται μαθηματ ικά ένα συγκεκριμένο παράδειγμα του προβλήματος JSSP, με αυστηρό ορισμό όλων των απαραίτητων περιορισμών. Η διατύπωση αυτή μεταφράζεται σε μορφή συμβατή με το πλαίσιο QUBO, προκειμ ένου να μπορεί να εκτελεστεί σε κβαν τικά υπολογιστικά περιβάλλοντα. Πραγ ματοποιούνται αρχικά πειράματα με χρ ήση των QAOA και HEA σε μικρές περιπ τώσεις προβλημάτων, ώστε να αξιολογη θεί η ορθότητα και η πρακτική εφαρμο σιμότητα της προτεινόμενης μεθόδου.\ n Αναγνωρίζοντας τους περιορισμούς τ ων σύγχρονων κβαντικών υπολογιστών—ι δίως ως προς την κλιμάκωση πέρα από απλοποιημένες περιπτώσεις—η εργασία εισάγει αποδοτικά μια τεχνική που ον ομάζεται qubit efficient encoding  s chemes ως στρατηγική για την αντιμετ ώπιση των προκλήσεων επεκτασιμότητας που παρουσιάζονται στις συμβατικές κβαντικές προσεγγίσεις. Τα σχήματα α υτά αξιολογούνται σε πρότυπα προβλήμ ατα όπως το Subset Sum και στη συνέχ εια εφαρμόζονται σε επεκταμένη εκδοχ ή του JSSP, προσεγγίζοντας σενάρια π ου αντανακλούν ρεαλιστικά προβλήματα χρονοπρογραμματισμού.\n Τέλος, επιλ εγμένα προβλήματα εκτελούνται σε πρα γματικούς κβαντικούς υπολογιστές της ΙΒΜ μέσω cloud, παρέχοντας πολύτιμη πληροφορία για τη συμπεριφορά των α λγορίθμων υπό ρεαλιστικές συνθήκες κ βαντικού θορύβου. Τα αποτελέσματα υπ οδεικνύουν ότι, παρόλο που η επίλυση συνδυαστικών προβλημάτων με πολλούς περιορισμούς με συμπαγείς QUBO διατ υπώσεις παραμένει πρόκληση, η συνεχή ς πρόοδος του κβαντικού υλικού προσφ έρει υποσχόμενες προοπτικές. Η παρού σα εργασία συμβάλλει στην πρόοδο των τεχνικών κβαντικής υπολογιστικής γι α την επίλυση σύνθετων προβλημάτων χ ρονοπρογραμματισμού και θέτει τις βά σεις για μελλοντική έρευνα στον συγκ εκριμένο τομέα.\n Abstract \n This t hesis investigates the application o f hybrid quantum-classical algorithm s to solve Job Shop Scheduling Probl ems (JSSP), a class of NP-hard combi natorial optimization problems. The work begins by introducing the found ational principles of quantum mechan ics and quantum computing, highlight ing their unique characteristics tha t hold the potential to revolutioniz e computational paradigms.\n Then, t eleportation is presented to demonst rate how these quantum properties ca n be harnessed in practice in real q uantum algorithms. The study then ex plores the use of Quadratic Unconstr ained Binary Optimization (QUBO) as a framework for representing and sol ving combinatorial optimization prob lems using both classical and quantu m computational resources. State-of- the-art quantum approaches, such as the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and the Variationa l Quantum Eigensolver (VQE)—implemen ted with a Hardware-Efficient Ansatz (HEA)—are discussed in depth. These algorithms are tested on benchmark problems including Max-Cut and Subse t Sum, establishing a foundation for their application to more complex s cheduling problems. A particular ins tance of the JSSP is then formulated mathematically, with all necessary constraints rigorously defined. This formulation is translated into a QU BO-compatible representation to enab le its execution on quantum backends . Initial experiments using QAOA and HEA are conducted on small problem instances to assess the correctness and feasibility of the proposed form ulation. Recognizing the limitations of current quantum hardware—particu larly when scaling beyond toy proble ms—the thesis introduces qubit-effic ient encoding schemes as a strategy to address scalability challenges in herent in conventional quantum appro aches. These schemes are evaluated u sing standard problems such as Subse t Sum before being applied to a scal ed-up version of the JSSP, approachi ng instances that resemble real-worl d scheduling tasks. Finally, real IB M quantum hardware accessed via clou d platforms is used to run selected problem instances, providing insight into the behavior of the algorithms under realistic noise conditions. T he findings suggest that while solvi ng multi-constraint combinatorial pr oblems with compact QUBO formulation s remains challenging, the continued evolution of quantum hardware offer s promising potential. This work con tributes to the advancement of quant um computing techniques for addressi ng complex scheduling problems and l ays the groundwork for future resear ch in this domain.\n Meeting ID: 991 8434 5339\n Password: 317964\n STATUS:CONFIRMED ORGANIZER;RSVP=FALSE;CN=TUC;CUTYPE=TUC:mailto:webmaster@tuc.gr DTSTART:20250625T143000 DTEND:20250625T153000 TRANSP:OPAQUE CLASS:DEFAULT END:VEVENT END:VCALENDAR