Comparing Grover's algorithm to linear search when finding multiple queried elements
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Jämförelseanalys av Grovers algoritm och linjärsökning vid sökning av flera element (Swedish)
Abstract [en]
This study investigated the performance of Grover’s quantum search algorithm when compared to a classical linear search algorithm when finding all queried items in an unsorted database. The measure of performance was the number of required calls to an oracle function. The experiment was performed using both algorithms for databases of size N = 2n for integers n ∈ [2, 10], where k ∈ [1, N/2 ] elements were queried for. These test cases were performed with Grover’s algorithm using the Qiskit framework without simulated noise, and average performance for linear search was calculated numerically. The results show that, on average, Grover’s algorithm uses fewer oracle calls than a linear search algorithm when k ⪅ 0.3N . This result is limited in general applicability since it has been generated under perfect conditions and for small databases, so further studies with more ties to actual quantum hardware and use cases of quantum algorithms are necessary. The study serves to give a better indication of when Grover’s algorithm should be applied.
Abstract [sv]
Denna studie undersökte prestandan av Grovers kvantsökalgoritm jämfört med en klassisk linjärsökningsalgoritm när flera element ska hittas i en osorterad databas. Prestandan mättes i antalet kallningar till en orakelfunktion. Experimentet utfördes för databaser av storlek N = 2n för heltal n ∈ [2, 10] där k ∈ [1, N/2 ] element var efterfrågade. Dessa testfall genomfördes för Grovers algoritm genom Qiskit ramverket utan simulerat brus för Grovers algorithm, och genomsnittliga resultat för linjärsökning beräknades numeriskt. Resultaten visar att Grovers algoritm i genomsnitt använder färre orakelanrop än en linjärsökningsalgoritm när k ⪅ 0.3N . Detta resultat är begränsat i generell applicerbarhet då det genererades under perfekta förhållanden och för små databaser, så vidare undersökningar med närmare kopplingar till faktisk kvantdatorhårdvara och användningsområden av kvandatoralgoritmer är nödvändiga. Studien ger en bättre indikation av när Grovers algoritm bör appliceras.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 34
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:392
Keywords [en]
Grover’s algorithm, Quantum computing, Unsorted database search, Qiskit framework, Multi-marked dataset
Keywords [sv]
Grovers algoritm, Kvantberäkningar, Osorterad databassökning, Qiskit ramverk, Flermarkerad datamängd
National Category
Computer and Information Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-351193OAI: oai:DiVA.org:kth-351193DiVA, id: diva2:1886690
Supervisors
Examiners
2024-09-172024-08-022024-09-17Bibliographically approved