Optimización de rutas asistida cuánticamente para la exploración geológica marina con UAV

Resumen

La exploración geológica en entornos marinos se enfrenta a crecientes retos operativos y ambientales, desde condicionantes ecológicas y costos elevados, hasta la escasez de datos geoespaciales de alta resolución. Este trabajo introduce un marco de simulación con refuerzo cuántico que combina la Optimización Binaria Cuadrática sin Restricciones (QUBO) y el Algoritmo de Optimización Cuántica Aproximada (QAOA), para optimizar la planificación de rutas en etapas tempranas de reconocimiento geológico en cuencas offshore de Colombia. El área de estudio, de 1 km², se discretiza en una malla de 10 × 10 de celdas de 100 m × 100 m, a cada una de las cuales se le asigna un puntaje de prioridad geoestructural. La formulación QUBO resultante integra en una estructura binaria de decisión la conectividad espacial, las reglas de desplazamiento y la pertinencia geológica, y se resuelve mediante rutinas híbridas de optimización cuántico-clásicas. Los hallazgos muestran que las soluciones basadas en QAOA generan trayectorias de exploración coherentes y eficientes, capaces de privilegiar objetivos geológicos de alto valor, sin sacrificar la continuidad espacial ni el cumplimiento de restricciones energéticas. En conjunto, el marco propuesto perfila una ruta promisoria
hacia estrategias de exploración marina de bajo impacto y costo eficiente, con escalabilidad a ámbitos marítimos más amplios. Así mismo, es compatible con extensiones futuras que incorporen clasificación geológica asistida por IA y planificación de rutas adaptativa en tiempo real mediante sistemas multiagente.