用于检测网络中的互连节点组的量子计算设备制造技术

本文描述的实施例涉及一种用于确定网络参数中的互连节点组的量子计算设备、方法和装置。在一个实施例中，一种方法包括：使用量子计算设备，基于最大化模块度来确定初始相邻节点组，以及通过基于最大化模块度对所述初始相邻节点组进行分组来检测互连节点组。节点组进行分组来检测互连节点组。节点组进行分组来检测互连节点组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测网络中的互连节点组的量子计算设备


[0001]本公开的示例涉及可以被用于检测网络中的互连节点组或社区组的量子计算设备。网络资源分配可以基于该检测。

技术介绍

[0002]由第三代合作伙伴计划(3GPP)指定的第五代(5G)电信网络正在发展，以针对用户(包括实现物联网(IoT)的人和机器或自主或半自主设备)提供新的服务和用例。5G提供了前所未有的速度和灵活性，并且以比以往更强的响应能力和可靠性来携带更多的数据。5G用例包括大规模机器型通信(mMTC)以及增强型移动宽带(eMBB)。
[0003]当今日益复杂和广泛的网络的主要问题之一是确定互连节点或社区的模式或结构。也就是说，发现彼此互连的节点的组、模块或社区，以使得可以最佳地配置网络资源和服务。这种组或社区的示例包括工业IoT、电网和医疗保健网络。5G边缘处的社区数量可能变得非常大，并且因此自动检测社区并将节点或网络服务用户包括在正确的社区中是有用的。
[0004]已知的检测节点社区的方法包括“快速展开算法”和“量子行走”解决方案，它们利用模块度(modularity)作为优化参数。对于描述网络或节点的给定无向图G＝(V,E)，互连节点社区或组是集合节点社区或组是集合到|X|。
[0005]模块度M是根据所有社区的集合被定义为0到R的函数，其用于比较不同的社区。该函数可以被用于分析社区的社区间和社区内连通性，并且可以被用于检测具有最高模块度的社区。它是将网络划分成模块的强度的度量，其中具有高模块度的网络在模块中的节点之间具有密集的连接群集，而在不同模块或社区中的节点之间具有稀疏的连接。常用的模块度函数由下式给出
[0006][0007]其中，如果节点i被分配社区C
j
，则C
ij
(社区矩阵)＝1
[0008]否则，＝0
[0009][0010]m＝度数(degrees)之和，d
i
＝节点i的度数
[0011]Vincent D Blondel、Jean
‑
Loup Guillaume、Renaud Lambiotte和Etienne Lefebvre在“Fast unfolding of communities in large networks(大型网络中的社区的快速展开)”(Journal of Statistical Mechanics:Theory and Experiment，2008(10):P10008，2008年10月)中描述了“快速展开算法”。该算法将具有N个节点的图G作为输入，并且将不同的社区初始化到每个节点，以使得每个节点被放置在社区ci中。然后，该算法执行以下两个步骤，直到模块度不再增大：
[0012]步骤1：对于从1到N的i：
[0013]对于邻居(i)中的j：
[0014]如果i从C
i
中被移除并且被放置在Cj中，则计算模块度增益ΔM。
[0015]如果ΔM值为正值，则节点i被放置在具有最高ΔM的社区中。如果没有正增益，则i停留在其社区中。
[0016]执行步骤1，直到不能实现模块度的提高为止。
[0017]步骤2：构建新网络，其节点是在步骤1中发现的社区。这些新节点之间的链路的权重是社区之间的节点的权重之和。
[0018]该方法已被证明是有效的，并且所得到的社区的模块度值被发现非常良好。但是，随着网络大小的增大，由于空间复杂度和时间复杂度问题，该方法变得越来越难处理。
[0019]Mauro Faccin、Piotr Migdal、Tomi H.Johnson、Ville Bergholm和Jacob D.Biamonte在“Community detection in quantum complex networks(量子复杂网络中的社区检测)”(Phys.Rev.X，4:041012，2014年10月)中描述了“量子行走”。这是一种经典的算法，其使用量子行走的概念来定义亲近度函数C，亲近度函数C被定义为从X
×
X到R，以使得C(S,T)＝C(T,S)以及C(S∪T,R)≤max[C(S,R),C(T,R)]。该算法还将具有N个节点的图G作为输入，并且初始化社区集K，其中每个节点I被分配单独的社区ci。然后，该算法执行以下过程：
[0020]执行直到|K|＝1
[0021][0022]计算C(A,B)。
[0023]其中，C最大的社区A、B被合并。该亲近度函数可以被用于通过聚合聚类来构建树状图，以每个节点在不同社区中开始并且以每个节点在同一个社区中结束。在每个级别，计算模块度，以使得可以确定具有最佳模块度的社区。
[0024]该算法可以很好地在过程中发现新的社区，尽管它是计算密集的并且可能难以扩展到大型网络。

技术实现思路

[0025]本公开的一个目的是提供用于检测网络中的通信节点组的改进的方法和装置。
[0026]在一个方面，提供了一种使用量子计算设备来检测网络中的互连节点组的方法。所述方法包括：使用所述量子计算设备基于使模块度最大化来确定初始相邻节点组。通过对基于使模块度最大化所确定的初始相邻节点组进行分组，检测互连节点组。
[0027]这允许容易地和快速地检测互连网络节点组，从而允许一种分析大型和复杂网络的更加可扩展的方法。例如，可以在电信网络中检测互连节点组，并且自动分配的网络资源在适当的情况下增加了弹性，并且减少了不期望的加载效应，诸如延迟和连接丢失。
[0028]在一个实施例中，检测互连节点组包括：对所确定的初始相邻节点组进行分组，其中，增大模块度。可以对所确定的初始节点组进行迭代分组，直到模块度不再增大。
[0029]在一个实施例中，所述量子计算设备包括具有一个或多个预言机的量子电路，所述一个或多个预言机耦接到与所述网络的节点和每个节点的初始相邻节点组相关联的寄存器。
[0030]在另一个方面，提供了一种用于检测网络中的互连节点组的装置。所述装置包括处理器和存储器，所述存储器包含能够由所述处理器执行的指令，由此所述装置可操作以：
使用量子计算设备基于使模块度最大化来确定初始相邻节点组。所述处理器还可操作以：通过对基于使模块度最大化所确定的初始相邻节点组进行分组，检测互连节点组。
[0031]根据本文描述的特定实施例，还提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令当在处理器上执行时使得所述处理器执行本文描述的方法。
附图说明
[0032]为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清晰地示出如何可以实施示例，现在将仅通过示例的方式参考以下附图，其中：
[0033]图1示出了具有互连节点组的网络的示例；
[0034]图2示出了用于检测互连节点组的装置；
[0035]图3示出了用于确定使模块度最大化的相邻网络节点组的量子电路；
[0036]图4是使用模块度增大来检测互连网络节点组的方法的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用量子计算设备(300)来检测网络(100)中的互连节点(110)组的方法，所述方法包括：使用所述量子计算设备(230)基于使模块度最大化来确定初始相邻节点组(250)；通过对基于使模块度最大化所确定的初始相邻节点组进行分组，检测互连节点组(255)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述互连节点组包括：对所确定的初始相邻节点组进行分组，其中，增大模块度。3.根据权利要求2所述的方法，包括：对所确定的初始节点组进行迭代分组，直到模块度不再增大(430)。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述网络(100)是通信网络，并且根据所检测到的互连节点组来配置所述网络的资源。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述量子计算设备(230)包括具有第一矩阵(B)的预言机(320，325)，所述第一矩阵(B)用于与对应于所述节点和所述初始相邻节点组的寄存器(310)交互以最大化模块度函数。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一矩阵(B)包括所述网络的邻接矩阵(A)、以及取决于所述节点的度数的第二矩阵(D)。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，确定所述初始相邻节点组包括：针对每个节点i，计算G(i)＝argmax
j≠i
T
X
(P
i
,P
j
)，其中，)，其中，增大。8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使用所述量子计算设备(230)包括：将量子电路(300)执行根号N次，其中，N是节点的数量，并且所述量子电路包括用于确定G(i)的预言机。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述量子电路(300)包括被初始化为状态的寄存器，并且观察另一个寄存器以确定当T(|i,j0>)≥T(|i,y0>)时是否为|i,j0>。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，检测所述互连节点组包括：针对每个节点i，计算j0＝argmax
i
(H(i))，其中，如果H(i)≤T
X
(P
i
,P
j0
)，则G(i)＝j0并且H(i)＝T(P
i
,P
j0
)。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，使用函数M来确定所述模块度，其中：12.一种用于检测网络(100)中的互连节点组的装置，所述装置(200)包括处理器(210)和存储器(220)，所述存储器(220)包含能够由所述处理器执行的指令(225)，以使得所述装置可操作以：使用所述量子计算设备(230)基于使模块度最大化来确定初始相邻节点组(100)；通过对基于使模块度最大化所确定的初始相邻节点组进行分组，检测互连节点组(130)。13.根据权利要求12所述的装置，可操作以检测所述互连节点组包括：对所确定的初始
相邻节点组进行分组，其中，增大模块度。14.根据权利要求13所述的装置，可操作以对所确定的初始节点组进行迭代分...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：瑞典爱立信有限公司，
类型：发明
国别省市：