論文の概要: Quantum Sensor Network Algorithms for Transmitter Localization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.02260v4
- Date: Tue, 1 Aug 2023 03:16:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-02 18:18:17.659957
- Title: Quantum Sensor Network Algorithms for Transmitter Localization
- Title（参考訳）: 透過体局在のための量子センサネットワークアルゴリズム
- Authors: Caitao Zhan and Himanshu Gupta
- Abstract要約: 我々は,量子センサネットワークを用いた送信機のローカライズのための効果的な量子ベース技術を開発した。
我々のアプローチは、よく研究された量子状態判別問題としてローカライズ問題を提起する。
我々は、QSDの測定演算子をパラメータ化ハイブリッド量子古典回路に置き換える新しいスキームを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.523342876218295
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A quantum sensor (QS) is able to measure various physical phenomena with
extreme sensitivity. QSs have been used in several applications such as atomic
interferometers, but few applications of a quantum sensor network (QSN) have
been proposed or developed. We look at a natural application of QSN --
localization of an event (in particular, of a wireless signal transmitter). In
this paper, we develop effective quantum-based techniques for the localization
of a transmitter using a QSN. Our approaches pose the localization problem as a
well-studied quantum state discrimination (QSD) problem and address the
challenges in its application to the localization problem. In particular, a
quantum state discrimination solution can suffer from a high probability of
error, especially when the number of states (i.e., the number of potential
transmitter locations in our case) can be high. We address this challenge by
developing a two-level localization approach, which localizes the transmitter
at a coarser granularity in the first level, and then, in a finer granularity
in the second level. We address the additional challenge of the impracticality
of general measurements by developing new schemes that replace the QSD's
measurement operator with a trained parameterized hybrid quantum-classical
circuit. Our evaluation results using a custom-built simulator show that our
best scheme is able to achieve meter-level (1-5m) localization accuracy; in the
case of discrete locations, it achieves near-perfect (99-100\%) classification
accuracy.
- Abstract（参考訳）: 量子センサ(QS)は、様々な物理現象を極度に感度で測定することができる。
QSは原子間干渉計などのいくつかの用途で使用されているが、量子センサネットワーク(QSN)の応用はほとんど提案されていない。
イベント(特に無線信号送信機)の局所化(qsn)の自然な応用について考察する。
本稿では,QSNを用いた送信機のローカライズに有効な量子ベース手法を提案する。
提案手法は,量子状態識別(qsd)問題としてローカライゼーション問題を取り上げ,ローカライゼーション問題への応用における課題に対処する。
特に、量子状態識別ソリューションは、特に状態数(つまり、我々の場合の送信可能位置数)が高い場合、高い誤差確率を被る可能性がある。
この課題は、送信機を第1のレベルで粗粒度、次いで第2のレベルでより微細粒度に局在させる2レベル局所化手法を開発することで解決される。
我々は、qsdの計測演算子を訓練されたパラメータ化ハイブリッド量子古典回路に置き換える新しいスキームを開発することにより、一般計測の不実用性のさらなる課題に対処する。
個別に構築したシミュレータを用いて評価した結果,測定値レベル (1-5m) の局所化精度が得られ, 離散位置の場合, ほぼ完全 (99-100\%) の分類精度が得られた。
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