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X-ResQ:具有灵活并行性的量子MIMO检测反向退火

网络与互联网体系结构 2024-03-12 v2 量子物理

摘要

量子退火加速的MIMO检测是下一代无线网络背景下一种新兴的研究方法。其机遇在于实现大规模MIMO系统,从而提升无线性能。该方法旨在利用量子退火加速理论上最优但计算密集的最大似然检测所需的计算,以克服当前部署的线性检测器的局限性。本文提出了X-ResQ,一种基于量子退火的MIMO检测器系统,具有由反向退火协议独特启用的细粒度量子任务并行性。与以往设计不同,X-ResQ具有许多适用于并行量子检测器的理想系统特性,并且随着分配更多量子比特,检测性能得到有效提升。在我们对最先进量子退火器的评估中,完全并行的X-ResQ在4×64\times6 MIMO、16-QAM、六层并行、240个量子比特和220 μ220~\mus量子退火计算时间下实现了接近最优的吞吐量(超过10 bits/s/Hz),相比其他测试检测器获得了2.5-5倍的增益。为了更全面的评估,我们在非量子数字环境中实现并评估了X-ResQ。这种非量子X-ResQ演示展示了实现超大规模1024×10241024\times1024 MIMO的潜力,显著优于其他MIMO检测器,包括以相同方式经典实现的最先进反向退火检测器。

关键词

引用

@article{arxiv.2402.18778,
  title  = {X-ResQ: Reverse Annealing for Quantum MIMO Detection with Flexible Parallelism},
  author = {Minsung Kim and Abhishek Kumar Singh and Davide Venturelli and John Kaewell and Kyle Jamieson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2402.18778},
  year   = {2024}
}

备注

22 pages