論文の概要: X-ResQ: Reverse Annealing for Quantum MIMO Detection with Flexible Parallelism

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18778v2
• Date: Sat, 9 Mar 2024 19:13:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-13 13:51:35.329289
• Title: X-ResQ: Reverse Annealing for Quantum MIMO Detection with Flexible Parallelism
• Title（参考訳）: X-ResQ:フレキシブル並列性を用いた量子MIMO検出のためのリバースアニーリング
• Authors: Minsung Kim, Abhishek Kumar Singh, Davide Venturelli, John Kaewell, Kyle Jamieson
• Abstract要約: 量子アナリング(Quantum Annealing)は、NextG無線ネットワークにおける新たな研究手法である。 本稿では,微粒な量子タスク並列性を備えた量子アニーリング検出器X-ResQを提案する。 X-ResQは並列QA検出器に望ましい多くのシステム特性を有し、より多くのキュービットが割り当てられるにつれて検出性能を効果的に改善した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.43046956609612
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum Annealing (QA)-accelerated MIMO detection is an emerging research approach in the context of NextG wireless networks. The opportunity is to enable large MIMO systems and thus improve wireless performance. The approach aims to leverage QA to expedite the computation required for theoretically optimal but computationally-demanding Maximum Likelihood detection to overcome the limitations of the currently deployed linear detectors. This paper presents X-ResQ, a QA-based MIMO detector system featuring fine-grained quantum task parallelism that is uniquely enabled by the Reverse Annealing (RA) protocol. Unlike prior designs, X-ResQ has many desirable system properties for a parallel QA detector and has effectively improved detection performance as more qubits are assigned. In our evaluations on a state-of-the-art quantum annealer, fully parallel X-ResQ achieves near-optimal throughput (over 10 bits/s/Hz) for $4\times6$ MIMO with 16-QAM using six levels of parallelism with 240 qubits and $220~\mu$s QA compute time, achieving 2.5--5$\times$ gains compared against other tested detectors. For more comprehensive evaluations, we implement and evaluate X-ResQ in the non-quantum digital setting. This non-quantum X-ResQ demonstration showcases the potential to realize ultra-large $1024\times1024$ MIMO, significantly outperforming other MIMO detectors, including the state-of-the-art RA detector classically implemented in the same way.
• Abstract（参考訳）: 量子アニーリング(QA)によるMIMO検出は、NextG無線ネットワークにおける新たな研究手法である。 この機会は、大規模なMIMOシステムを有効にし、無線性能を向上させることである。 このアプローチは、QAを活用して、理論上最適だが計算上必要となる計算を高速化し、現在展開されている線形検出器の限界を克服することを目的としている。 本稿では,逆アニーリング(ra)プロトコルによって一意に実現される細粒度量子タスク並列性を備えた,qaベースのmimo検出器システムであるx-resqを提案する。 従来の設計とは異なり、X-ResQは並列QA検出器に望ましい多くのシステム特性を持ち、より多くのキュービットが割り当てられるにつれて検出性能を効果的に改善した。 完全並列X-ResQは、240キュービットの6レベルの並列処理と220〜220〜2mu$s QA計算時間を用い、他の検定検出器と比較して2.5--5$\times$ゲインを達成し、ほぼ最適スループット(10ビット/s/Hz以上)を4\times6$MIMOで達成した。 より包括的な評価を行うため、非量子ディジタル設定でX-ResQを実装し、評価する。 この量子ではないX-ResQのデモは、超大型の1024\times1024$ MIMOを実現する可能性を示し、最先端のRA検出器を含む他のMIMO検出器よりも大幅に優れている。

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