量子搜索算法為從根本上增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)提供了希望

不幸的是，一種顯著提高無線網(wǎng)絡(luò)能量效率的提議方法也面臨著需要解決的計(jì)算復(fù)雜問題。但是一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家首次證明，量子搜索算法可以比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更快地解決這個(gè)問題。

一種新穎的無線通信技術(shù)可以改變電信介質(zhì)本身的部分(例如天線和副載波)的開關(guān)狀態(tài)，可以提供超強(qiáng)的能源效率增益，但其優(yōu)化存在計(jì)算困難的問題要解決的問題。然而，橫濱國立大學(xué)的一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家首次證明，在查詢復(fù)雜度方面，量子搜索算法可以比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更快地解決這個(gè)問題。

描述他的發(fā)現(xiàn)的論文發(fā)表在 8 月 9 日的IEEE Access雜志上。

5G 無線網(wǎng)絡(luò)的到來極大地提高了帶寬和更高的數(shù)據(jù)速率，并有可能實(shí)現(xiàn)廣泛的新移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用，例如自動(dòng)駕駛汽車和物聯(lián)網(wǎng) (IoT)。同時(shí)，這種業(yè)務(wù)量的激增需要改進(jìn)技術(shù)以提高所有這些信息的無線電頻譜載波的使用效率以及為系統(tǒng)供電所需的能量。

一種提高能效的創(chuàng)新方法，近年來在無線通信界引起了極大的關(guān)注，即所謂的指數(shù)調(diào)制。

該技術(shù)的名稱與調(diào)頻 (FM) 或調(diào)幅 (AM) 術(shù)語相呼應(yīng)，這些術(shù)語用于描述在 20 世紀(jì)的大部分時(shí)間里，聲音或音樂等信息如何通過無線電波在太空中傳輸。在發(fā)送端，“載波”無線電波的頻率或幅度被發(fā)射器即時(shí)修改(“調(diào)制”)，以便將信息印在該波上，類似于 19 世紀(jì)的電報(bào)運(yùn)營商如何將信息印在電流通過電報(bào)線時(shí)的摩爾斯電碼形式。在接收端，該載波的解碼或“解調(diào)”提取了嵌入其形式的信息，產(chǎn)生了人耳可以聽到的聲音。

索引調(diào)制 (IM) 提供了第四種方式，或者可以說是第四維，令人印象深刻的信息，但這一次是通過利用其索引的開或關(guān)狀態(tài)。在這種情況下，索引一詞只是對通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施和操作構(gòu)建塊的統(tǒng)稱，例如傳輸天線、副載波、時(shí)隙、射頻反射鏡、LED，甚至中繼和擴(kuò)頻碼。通過打開或關(guān)閉這些不同的元素，這可能會(huì)為傳輸增加另一層信息，這次是以二進(jìn)制數(shù)字或位的形式。

通過關(guān)閉系統(tǒng)的某些部分，即使它們在傳送信息，傳輸?shù)姆?hào)序列的稀疏性也簡化了計(jì)算的復(fù)雜性。這也大大降低了傳輸給定數(shù)據(jù)量所需的能量。

“這是一個(gè)非常優(yōu)雅的概念，使用通信系統(tǒng)本身構(gòu)建塊的激活模式來傳遞信息，并導(dǎo)致硬件復(fù)雜性的降低，”論文作者 Naoki Ishikawa 副教授說。

但這種徹底的改進(jìn)伴隨著額外的——而且是實(shí)質(zhì)性的——挑戰(zhàn)。

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