Quantum Computing Applied to Financial Market Optimization Problems

Abstract

This Capstone Project explores the application of Quantum Computing to enhance logistic operations through the optimization of the NP-hard problem of finding the shortest possible tour in the Travelling Salesman Problem (TSP), adapted as the Vehicle Routing Problem (VRP). By harnessing advanced quantum algorithms such as the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and the Variational Quantum Eigensolver (VQE), the project seeks to develop a flexible VRP solution adaptable to a wide range of logistics challenges, the adapted algorithm will be compared against classical solutions to validate its efficiency. As a case study, we will specifically address a cash distribution network for Bradesco, aiming to optimize routes for cost, time, demand, and security efficiency. This example demonstrates the practical applicability of our approach to real-world logistics problems. The project delivered a comprehensive system, featuring a complete pipeline that integrates data flow from input to optimized routing solutions, presented through an intuitive visual interface. The outcome can be measured against key performance indicators such as operational cost reduction and routing efficiency. This approach not only promises a cutting-edge solution but also sets a benchmark for integrating quantum computing solutions in logistic operationsEste Projeto Final de Engenharia explora a aplicação da Computação Quântica para aprimorar operações logísticas por meio da otimização do problema NPdifícil de encontrar o percurso mais curto no Problema do Caixeiro Viajante (TSP), adaptado como o Problema de Roteamento de Veículos (VRP). Utilizando algoritmos quânticos avançados, como o Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) e o Variational Quantum Eigensolver (VQE), o projeto busca desenvolver uma solução flexível para o VRP adaptável a uma ampla gama de desafios logísticos, o algoritmo adaptado será comparado com soluções clássicas para validar sua eficiência. Como estudo de caso, abordaremos especificamente uma rede de distribuição de numerários para o Bradesco, com o objetivo de otimizar rotas para eficiência de custo, tempo, demanda e segurança. Este exemplo demonstrará a aplicabilidade prática de nossa abordagem a problemas logísticos do mundo real. O projeto fornece um sistema abrangente, apresentando um pipeline completo que integra o fluxo de dados desde a entrada até as soluções de roteamento otimizadas, apresentado por meio de uma interface visual intuitiva. O resultado pode medido contra indicadores-chave de desempenho, como redução de custos operacionais e eficiência de roteamento. Esta abordagem não apenas promete uma solução de ponta, mas também estabelece um marco para a integração de soluções de computação quântica em operações logísticas.