論文の概要: Quantum Approximate Optimization Algorithm for MIMO with Quantized b-bit Beamforming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.15935v1
- Date: Tue, 07 Oct 2025 17:53:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-26 16:57:26.452043
- Title: Quantum Approximate Optimization Algorithm for MIMO with Quantized b-bit Beamforming
- Title（参考訳）: 量子bビットビームフォーミングを用いたMIMOの量子近似最適化アルゴリズム
- Authors: Nikos A Mitsiou, Ioannis Krikidis, George K Karagiannidis,
- Abstract要約: 多重入力多重出力(MIMO)は6G通信において重要であり、スペクトル効率と信頼性の向上を提供する。
本稿では、送信機と受信機の両方でbビット量子化位相シフト器の問題に対処するために、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)と交互最適化を適用することを検討する。
この量子化ビームフォーミング問題の構造はQAOAのようなハイブリッド古典的手法と自然に一致し、ビームフォーミングで使われる位相シフトは量子回路の回転ゲートに直接マッピングできる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 47.98440449939344
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multiple-input multiple-output (MIMO) is critical for 6G communication, offering improved spectral efficiency and reliability. However, conventional fully digital designs face significant challenges due to high hardware complexity and power consumption. Low-bit MIMO architectures, such as those employing b-bit quantized phase shifters, provide a cost-effective alternative but introduce NP-hard combinatorial problems in the pre- and post-coding design. This paper explores the use of the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) and alternating optimization to address the problem of b-bit quantized phase shifters both at the transmitter and the receiver. We demonstrate that the structure of this quantized beamforming problem aligns naturally with hybrid-classical methods like QAOA, as the phase shifts used in beamforming can be directly mapped to rotation gates in a quantum circuit. Notably, this paper is the first to show that theoretical connection. Then, the Hamiltonian derivation analysis for the b-bit case is presented, which could have applications in different fields, such as integrated sensing and communication, and emerging quantum algorithms such as quantum machine learning. In addition, a warm-start QAOA approach is studied which improves computational efficiency. Numerical results highlight the effectiveness of the proposed methods in achieving an improved quantized beamforming gain over their classical optimization benchmarks from the literature.
- Abstract（参考訳）: 多重入力多重出力(MIMO)は6G通信において重要であり、スペクトル効率と信頼性の向上を提供する。
しかし、従来の完全デジタル設計は、ハードウェアの複雑さと電力消費のために大きな課題に直面している。
bビット量子化位相シフト器などの低ビットMIMOアーキテクチャは、コスト効率の良い代替手段を提供するが、プリコーディングおよびポストコーディング設計においてNPハード組合せ問題を導入する。
本稿では、送信機と受信機の両方でbビット量子化位相シフト器の問題に対処するために、量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)と交互最適化を適用することを検討する。
この量子化ビームフォーミング問題の構造はQAOAのようなハイブリッド古典的手法と自然に一致し、ビームフォーミングで使われる位相シフトは量子回路の回転ゲートに直接マッピングできる。
特に、この論文は理論的なつながりを示す最初の論文である。
次に、bビットのケースに対するハミルトニアン導出分析を提示し、統合センシングや通信、量子機械学習のような新しい量子アルゴリズムなど、さまざまな分野で応用できる可能性がある。
さらに,計算効率を向上するウォームスタート型QAOA手法について検討した。
数値計算の結果は,従来の最適化ベンチマークよりも改良された量子化ビームフォーミングゲインを実現する上で,提案手法の有効性を強調した。
関連論文リスト
- Pulse-based variational quantum optimization and metalearning in superconducting circuits [3.770494165043573]
ハードウェアレベルフレームワークとしてパルスベースの変動量子最適化(PBVQO)を導入する。
量子干渉デバイス上での外部超伝導の最適化について説明する。
PBVQOとメタラーニングの相乗効果は、従来のゲートベースの変分アルゴリズムよりも有利である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-17T15:05:36Z) - Bias-field digitized counterdiabatic quantum optimization [39.58317527488534]
我々はこのプロトコルをバイアス場デジタルダイアバティック量子最適化(BF-DCQO)と呼ぶ。
私たちの純粋に量子的なアプローチは、古典的な変分量子アルゴリズムへの依存を排除します。
基底状態の成功確率のスケーリング改善を実現し、最大2桁まで増大する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-22T18:11:42Z) - Surrogate optimization of variational quantum circuits [1.0546736060336612]
変分量子固有解法は、多くの応用に影響を及ぼすことのできる短期的アルゴリズムとして評価される。
収束性を改善するアルゴリズムや手法を見つけることは、VQEの短期ハードウェアの能力を加速するために重要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-03T18:00:00Z) - Applicability of Measurement-based Quantum Computation towards Physically-driven Variational Quantum Eigensolver [17.975555487972166]
変分量子アルゴリズムは、短期量子の利点を得る最も有望な方法の1つである。
測定に基づく量子計算方式で量子アルゴリズムを開発するための障害は、リソースコストである。
量子多体系シミュレーションタスクのための効率的な測定ベース量子アルゴリズム(MBHVA)を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-19T08:07:53Z) - Quantum Annealing for Single Image Super-Resolution [86.69338893753886]
単一画像超解像(SISR)問題を解くために,量子コンピューティングに基づくアルゴリズムを提案する。
提案したAQCアルゴリズムは、SISRの精度を維持しつつ、古典的なアナログよりも向上したスピードアップを実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-18T11:57:15Z) - Decomposition of Matrix Product States into Shallow Quantum Circuits [62.5210028594015]
テンソルネットワーク(TN)アルゴリズムは、パラメタライズド量子回路(PQC)にマッピングできる
本稿では,現実的な量子回路を用いてTN状態を近似する新しいプロトコルを提案する。
その結果、量子回路の逐次的な成長と最適化を含む1つの特定のプロトコルが、他の全ての手法より優れていることが明らかとなった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-01T17:08:41Z) - Squeezing and quantum approximate optimization [0.6562256987706128]
変分量子アルゴリズムは、デジタル量子コンピュータを用いた最適化問題の解法として興味深い可能性を提供する。
しかし、そのようなアルゴリズムにおける達成可能な性能と量子相関の役割は未だ不明である。
我々は、IBM量子チップと同様に、システマティックな手順で高度に圧縮された状態が生成されるかを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-20T18:00:06Z) - Quantum circuit debugging and sensitivity analysis via local inversions [62.997667081978825]
本稿では,回路に最も影響を及ぼす量子回路の断面をピンポイントする手法を提案する。
我々は,IBM量子マシン上に実装されたアルゴリズム回路の例に応用して,提案手法の実用性と有効性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-12T19:39:31Z) - Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。
その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:16:02Z) - Adaptive pruning-based optimization of parameterized quantum circuits [62.997667081978825]
Variisyハイブリッド量子古典アルゴリズムは、ノイズ中間量子デバイスの使用を最大化する強力なツールである。
我々は、変分量子アルゴリズムで使用されるそのようなアンサーゼを「効率的な回路訓練」(PECT)と呼ぶ戦略を提案する。
すべてのアンサッツパラメータを一度に最適化する代わりに、PECTは一連の変分アルゴリズムを起動する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-01T18:14:11Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。