完整方案开放下载!详解中国移动《通信网络中量子计算应用研究报告》

news2024/11/28 22:36:45

8月30日,中国移动在第四届科技周暨战略性新兴产业共创发展大会上重磅发布了《通信网络中量子计算应用研究报告》。

玻色量子作为中国移动在光量子计算领域的唯一一家合作企业兼战投企业,在量子计算应用于通信行业达成了深入合作,并在5G天线多小区网络覆盖优化大规模多输入多输出(MIMO)预编码等场景展开项目合作,成果显著,在这次的报告中也从各个方面进行了论述。

下面我们将对报告中的核心研究成果进行详细解读。

本质上,通信是一系列的数学计算过程。这也是通信行业成为量子计算最优应用突破场景之一的根本原因。引入量子计算,将对通信领域带来深刻影响。如量子优化、量子搜索、量子信号处理和量子机器学习可以提升网络能力和业务质量,带来算力网络新资源,再通过量子云平台提供第三方应用与服务,甚至能对部分应用场景带来颠覆性改变。

简单归纳,就是以通信网络中丰富的计算场景拉动量子计算与算法的发展,用量子计算与算法来解决通信中的计算难题,两者会相辅相成、融合发展,共同为“连接+算力+能力”的升级提供跨越式解决方案。

量子计算对通信领域的潜在影响

目前,针对量子计算产业现状与成熟度趋势,中国移动明确要以量子应用算法和云平台为重点和起点。

一是开展量子在通信领域应用的可能性研究,包括网络优化量子算法、量子机器学习算法和量子信号处理算法等。二是积极构建量子云平台,发布“五岳”量子计算云平台,开展相关应用软件与算法研发,提供第三方量子模拟与真机算力服务,以及算法服务。

中国移动量子计算研究规划

报告中提到,中国移动主要从需求侧分析通信中典型计算场景与计算瓶颈问题,如在信号处理方面的MIMO预编码、在网络优化方面的网络覆盖优化等问题。针对这些特定问题,中国移动联合玻色量子,依赖玻色量子自研100量子比特相干光量子计算机真机——“天工量子大脑”,对量子算法应用进行了真机测试与实用化场景验证,取得了一系列重大突破与重要研究成果🔗。

5G天线多小区网络覆盖优化场景

当前,移动通信的大规模阵列中可配置的天线数量可达到1024根,而终端天线也可达32个,5G NR毫米波频段支持传输带宽达400MHz,峰值速率达到10Gbps,未来太赫兹频段甚至有望达到10GHz带宽,100G~1Tbps 峰值速率。

这些系统参数量级在快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)、信道估计、天线阵列等应用中要求进行毫秒级、超高维、高精度矩阵运算,毫无疑问,这对包括 Lanczos 算法、Krylov 子空间、QR 分解、截断牛顿法在内的经典算法带来巨大压力。

在覆盖优化方面,高频大带宽、大连接、超密集基站使网络覆盖、小区间干扰等优化工作更为复杂。大带宽分割为子带宽分配给多用户,有利于系统容量,但也带来邻频泄漏干扰、小区内用户间和小区间干扰。

而针对动态用户位置的干扰避免管理本质就是大规模实时优化问题。对超密集基站部署中,基于接收信号强度、能效或基于干扰感知的用户接入技术是典型的用户关联问题,即指配问题。二次指配或非对称指配是典型的NP问题。

另外,多小区MIMO波束分配、大规模MIMO天线权值优化,其寻优空间(状态集与动作集)与小区数量呈指数增长关系,庞大的计算量难以实现大规模优化。

而中国移动通过将该问题建模为QUBO模型,并通过玻色量子自研的100量子比特相干光量子计算机“天工量子大脑”求解,可在2毫秒内完成该问题的求解,且解的质量要优于在经典计算机上使用禁忌搜索或模拟退火等优化算法的结果,并且随着问题规模的逐渐增大,量子计算机的求解时间仍然能够基本保持稳定。

通过真机测试与验证,不仅可以轻松实现大规模MIMO小区覆盖与容量最优的波束模式组合计算,还能实现更好的干扰抑制和空间多用户复用的能力。未来,通过高效的寻优算法,可以实现连片覆盖区域波束组合策略与业务需求的动态匹配,并能显著提升在5G及6G通信中的系统容量。

云渲染资源调度场景

另一方面,积极构建量子云平台,并发布“五岳”量子云平台,是中国移动在2023年的重要发力点与核心成果展示,玻色量子在其中担任着举重若轻的重要角色。

依托“1+2+N+X”设计模式,移动云打造了基于自身超级算力的量子计算云服务系统——“五岳”量子计算云平台。其中,移动云和玻色量子在共同打造“恒山光量子算力平台”过程中的首个重要研究成果,是在《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版的物理1区Top期刊上,联合发表题为《光学实验求解多路数字划分问题的光学实验解及其在算力调度中的应用》的研究论文🔗。这是量子计算在云计算领域实用化的重要起点。

图像渲染是电影和电视领域云计算的重要应用,当客户提交一个具有特定要求的渲染任务,服务提供商需要实时找到最优方案调用计算资源。然而,由于数据量的增加,大规模动态云渲染无法在短时间内有效地计算最优任务——服务器调度方案,导致服务器和渲染任务之间的不匹配,造成计算资源浪费和渲染效率降低。

从计算角度来看,调度问题常用的求解方法包括基于数学规划的精确算法和各种启发式算法。由于该问题属于NP-Hard问题,这些求解方法的应用随着问题规模增大会受到了复杂性的限制,无法在较短时间内找到最优解。而量子计算机在解决组合优化问题上具有独特优势,能彻底解决这一难题。

中国移动联合玻色量子,通过“天工量子大脑”,针对该问题的求解实现了千倍以上的加速,实现了算力调度任务分配策略的毫秒级运算,并且与模拟退火、禁忌搜索等经典优化算法等对比,计算效率提升2000倍!展现出光量子算力在计算速度和精度上的双重优势。

量子给出的分配策略更加均衡高效与量子的计算时间可始终维持在毫秒量级

(可点击此处查看《量子计算突破云渲染资源调度!真机测试完整报告公开!》一文🔗)

玻色量子专家团队介绍到,云端服务器资源调度问题可归结为JSP组合优化类问题,而对该问题的高效求解,对提升图像渲染效率至关重要。由于基于云计算的集群环境已被用来处理大规模渲染任务,集群中的各个计算节点可以并行处理不同的渲染子任务,将呈指数级提高整体渲染效率。

未来,还需要开发更多有效的并行任务的调度算法,来实现计算集群的任务分配与负载均衡,从而更高效地完成渲染需求。由于渲染的计算效率决定了作品的视觉效果,这一系列的研究突破将在影视、动漫、游戏等领域开启极具颠覆性的视觉盛宴。

目前,中国移动已联合玻色量子在通信行业与算力行业取得一系列骄人战绩,接下来,双方将充分发挥量子优势,实现各行各业的量子革新。今年10月,玻色量子还将联合移动云正式发布“量子计算云平台”,这也是中国首个公有云量子云平台,并将对外开放真机测试,提供人人可用的量子云算力!

接下来,玻色量子还将启动“燎原计划”开发者平台,并持续对外开放“天工量子大脑”的真机测试,热忱欢迎更多不同领域的研究伙伴前来了解相干量子计算的原理和能力,在此基础上展开共同研发,用量子计算去解决更多真实场景中的问题,让量子计算的超强算力能真正服务于各行各业,满足未来时代对于计算的需求。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1300137.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【代码随想录】算法训练计划41

dp 1、343. 整数拆分 题目: 给定一个正整数 n ,将其拆分为 k 个 正整数 的和( k > 2 ),并使这些整数的乘积最大化。 返回 你可以获得的最大乘积 。 输入: n 10 输出: 36 解释: 10 3 3 4, 3 3 4 36。 思路…

电工--基本放大电路

电压放大倍数、输入电阻和输出电阻是放大电路的三个主要性能指标 共发射极基本交流放大电路 晶体管:电流放大作用。能量较小的输入信号通过晶体管的控制作用,去控制电源所共给的能量,以在输出端获得一个能量较大的信号 集电极电源电压&#…

接口测试 —— Jmeter读取数据库数据作测试参数

1、添加Jdbc Request 2、添加ForEach控制器(右键线程组->逻辑控制器->ForEach控制器) ①输入变量的前缀:mobilephone; 从jdbc request设置的变量得知,我们要取的值为mobilephone_1、mobilephone_2、mobilephone_3......所以这里输入m…

基于单片机智能病床呼叫系统设计

**单片机设计介绍,基于单片机智能病床呼叫系统设计 文章目录 一 概要二、功能设计设计思路 三、 软件设计原理图 五、 程序六、 文章目录 一 概要 基于单片机的智能病床呼叫系统是一种利用单片机技术设计的医疗设备,它能够帮助病人在住院期间快速、方便…

侯捷C++ (二--STL标准库)

CSTL标准库与泛型编程 STL六大部件 容器 Containers分配器 Allocators 一种用来修饰容器或仿函数或迭代器接口的东西算法 Algorithms迭代器 Iterators适配器 Adapters仿函数 Functors 容器 前闭后开 大致分为两种容器:序列容器,关联容器 所谓关联容器…

安装 DevEco Studio 后不能用本地 Node.js 打开

安装 DevEco Studio 后第一次打开时,不能用本地 Node.js 打开 答:因为本地 Node.js 文件夹名字中有空格 Node.js路径只能包含字母、数字、“。”、“_”、“-”、“:”和“V” 解决方法: 1.修改文件夹名称 2.重新下载 注意:找一…

Verilog基础:$random系统函数的使用

相关阅读 Verilog基础​编辑https://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12263729.html $random系统函数语法的BNF范式如下所示,有关BNF范式相关内容,可以浏览以往文章Verilog基础:巴科斯范式(BNF)。 $random系统函数在每次调用时返回一…

【Docker】进阶之路:(一)容器技术发展史

【Docker】进阶之路:(一)容器技术发展史 什么是容器为什么需要容器容器技术的发展历程Docker容器是如何工作的 什么是容器 容器作为一种先进的虚拟化技术,已然成为了云原生时代软件开发和运维的标准基础设施。在了解容器技术之前…

14-1、IO流

14-1、IO流 lO流打开和关闭lO流打开模式lO流对象的状态 非格式化IO二进制IO读取二进制数据获取读长度写入二进制数据 读写指针 和 随机访问设置读/写指针位置获取读/写指针位置 字符串流 lO流打开和关闭 通过构造函数打开I/O流 其中filename表示文件路径,mode表示打…

C++学习笔记:继承

继承 什么是继承?继承的写法基类和派生类的赋值转换继承中的作用域派生类的默认成员函数单继承,多继承,虚拟继承is-a 和 has-a 什么是继承? 继承是C语言面向对象的三大特性之一,是面向对象程序设计使代码可以复用的最重要的手段,基本都是在一个类的基础上为了增加…

十九、FreeRTOS之FreeRTOS软件定时器

本节主要需要掌握以下内容: 1,软件定时器的简介(了解) 2,软件定时器的状态(熟悉) 3,单次定时器和周期定时器(熟悉) 4,软件定时器结构体成员介…

Unity中Batching优化的GPU实例化(2)

文章目录 前言一、GPU实例化的Shader准备步骤1、在Pass中声明实例化需要的变体2、UNITY_VERTEX_INPUT_INSTANCE_ID 在顶点着色器的输入(appdata)和输出(v2f可选)中添加(uint instanceID : SV_InstanceID). 前言 在上篇文章中,我们做了一些GPU实例化的前置准备&…

查看NVIDIA CUDA版本号的四种方法

查看CUDA版本号这里有三种方法。 nvidia-smi 运行nvidia-smi命令: 右上角可以看到CUDA版本号。 CUDA Toolkit 下载地址:https://developer.nvidia.com/cuda-downloads $nvcc -V nvcc: NVIDIA (R) Cuda compiler driver Copyright (c) 2005-2023 NV…

【数据结构 — 排序 — 交换排序】

数据结构 — 排序 — 交换排序 一.交换排序1.基本思想2.冒泡排序2.1.算法讲解2.2.代码实现2.2.1.函数定义2.2.2.算法接口实现2.2.3.测试代码实现2.2.4.测试展示 3.快速排序3.1.算法讲解3.2.各大算法分别单独实现3.2.1快速排序hoare版本3.2.2.快速排序hoare改进版三数取中选key法…

四:爬虫-Cookie与Session实战

四:Cookie与Session实战 ​ 在浏览网站的过程中,我们经常会遇到需要登录的情况,有些页面只有登录之后才可以访问。在登录之后可以连续访问很多次网站,但是有时候过一段时间就需要重新登录。还有一些网站,在打开浏览器…

基于SSM框架的仓库管理系统

基于SSM框架的仓库管理系统 文章目录 基于SSM框架的仓库管理系统 一.引言二.系统设计三.技术架构四.功能实现五.界面展示六.源码获取 一.引言 现代商业环境中,仓库管理对于企业的运营效率和客户满意度至关重要。传统的手工管理方式已经无法满足日益复杂的仓储需求。…

51系列--基于MPX4250的压力计仿真设计

本文介绍基于MPX4250的压力计仿真设计(完整仿真源文件及代码见文末链接) MPX4250是一种线性度极强的一种压力传感器,它的线性范围为20-250kpa,测量范围也比较广泛,适用于大多数场合的压力检测。 仿真图如下 仿真运行视频 51系列…

项目记录:SpringBoot+Vue部署在阿里云服务器

目录 一、服务器配置 二、后端代码打包 三、前端项目打包 四、nginx配置 一、服务器配置 部署项目需要一个服务器,我们可以选择阿里云的云服务器ECS,在实例界面可以对服务器进行管理: 然后需要在mobaxterm配置jdk、mysql和nginx。注意配…

计算机毕业设计JAVA+SSM+springboot养老院管理系统

设计了养老院管理系统,该系统包括管理员,医护人员和老人三部分。同时还能为用户提供一个方便实用的养老院管理系统,管理员在使用本系统时,可以通过系统管理员界面管理用户的信息,也可以进行个人中心,医护等…

html网页设计 03表格

<!DOCTYPE html> <html><head><meta charset"utf-8"><title>表格-名字</title></head><body><!-- cellspacing:单元格与单元格之间的间距 &#xff0c;默认是2个像素间距cellspadding:单元格与内容之间的间距&am…