面向下一代蜂窝无线网络的量子退火成本与功耗可行性分析
网络与互联网体系结构
2022-01-17 v3 量子物理
摘要
为满足移动蜂窝用户日益增长的数据需求，当今的 4G 和 5G 网络设计主要以最大化频谱效率为目标。尽管在这方面取得了进展，控制此类网络的碳足迹与运营成本仍是网络设计者中长期存在的问题。本文从长远视角审视该问题，设想一种利用量子退火进行蜂窝基带处理的 NextG 场景。我们收集并综合了关于量子技术的功耗、计算吞吐与延迟、频谱效率、运营成本及可行性时间线的见解。借助这些数据，我们分析并预测了未来量子退火硬件必须达到的定量性能目标，以在匹配全网频谱效率的同时，相对于 CMOS 硬件提供计算与功耗优势。我们的定量分析预测：在带宽为 400 MHz、64 根天线的代表性 5G 基站场景中，以 102 s 问题延迟和 3.1M 量子比特运行的量子退火硬件，将在达到与 CMOS 计算相等频谱效率的同时，降低 41 kW 功耗（降低 45%）；在 200 MHz 带宽的 5G 场景中，使用 1.5M 量子比特可降低 8 kW 功耗（降低 16%）。
引用
@article{arxiv.2109.01465,
title = {A Cost and Power Feasibility Analysis of Quantum Annealing for NextG Cellular Wireless Networks},
author = {Srikar Kasi and P. A. Warburton and John Kaewell and Kyle Jamieson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01465},
year = {2022}
}