論文の概要: Quantum Semantic Communications: An Unexplored Avenue for Contextual
Networking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.02422v1
- Date: Thu, 5 May 2022 03:49:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-14 06:38:46.085442
- Title: Quantum Semantic Communications: An Unexplored Avenue for Contextual
Networking
- Title（参考訳）: 量子セマンティック通信:文脈ネットワークのための未探索のアベニュー
- Authors: Mahdi Chehimi, Christina Chaccour, Walid Saad
- Abstract要約: 推論に基づく未来の通信システムを開発するために,新しい量子意味通信(QSC)フレームワークを提案する。
量子埋め込みと高次元ヒルベルト空間の概念を利用して古典的データの意味を抽出する。
構築された意味表現をうまく伝達するために、量子通信リンクを使用して量子状態の転送を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.65520952712914
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Future communication systems (6G and beyond) will witness a paradigm shift
from communication-intensive systems towards intelligent computing-intensive
architectures. A key research area that enables this transition is semantic
communications, whereby the communication process conveys the meaning of
messages instead of being a mere reconstruction process of raw, naive data
bits. In this paper, a novel quantum semantic communications (QSC) framework is
proposed to develop reasoning-based future communication systems with quantum
semantic representations that are characterized with minimalism, efficiency,
and accuracy. In particular, the concepts of quantum embedding and
high-dimensional Hilbert spaces are exploited so as to extract the meaning of
classical data. Moreover, in order to equip our approach with minimalism and
efficiency, an unsupervised quantum machine learning (QML) technique, namely,
quantum clustering is employed. Quantum clustering enables extraction of
contextual information and distinct characterization of the semantics of the
message to be conveyed. Subsequently, to successfully transmit the constructed
semantic representations, quantum communication links are used to transfer the
quantum states. This new QSC framework exploits unique quantum principles such
as the minimalism of entangled photons, quantum-semantic entropy of noise, and
quantum fidelity. Simulation results show that the proposed framework can save
around 85\% of quantum communication resources, i.e., entangled photons,
compared to semantic-agnostic quantum communication schemes. Results also show
the benefits of increasing the number of dimensions on the expressivity of the
semantic representations.
- Abstract（参考訳）: 将来の通信システム(6G以降)は、コミュニケーション集約型システムからインテリジェントコンピューティング集約型アーキテクチャへのパラダイムシフトを目撃する。
この移行を可能にする重要な研究領域はセマンティック通信であり、通信プロセスは生のデータビットの単なる再構築プロセスではなく、メッセージの意味を伝達する。
本稿では, 最小性, 効率性, 正確性を特徴とする, 量子意味表現を用いた推論に基づく未来コミュニケーションシステムを開発するために, 新たな量子意味コミュニケーション(qsc)フレームワークを提案する。
特に、量子埋め込みと高次元ヒルベルト空間の概念は、古典データの意味を抽出するために利用される。
さらに、我々のアプローチをミニマリズムと効率に合わせるために、教師なし量子機械学習(QML)技術、すなわち量子クラスタリングが採用されている。
量子クラスタリングにより、コンテキスト情報の抽出とメッセージのセマンティクスの区別が可能になる。
その後、構築された意味表現をうまく送信するために、量子通信リンクが量子状態の転送に使用される。
この新しいQSCフレームワークは、絡み合った光子のミニマリズム、ノイズの量子-セマンティックエントロピー、量子忠実性などのユニークな量子原理を利用する。
シミュレーションの結果,提案手法は量子通信資源の85\%,すなわち絡み合った光子を節約できることがわかった。
結果はまた、意味表現の表現性に次元数を増加させることの利点を示す。
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