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| 講演名 | 2025-01-29 09:30 過負荷MIMO最尤検出における量子加速の検討 ○飯泉彪雅・石川直樹（横浜国大）・上橋俊介・中村浩太・栗田 明・大賀正夫（三菱電機）  IT2024-26 SIP2024-65 RCS2024-209 |
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| 抄録 | （和） | 本稿では，過負荷MIMOシナリオにおける最尤検出を二値最適化問題として定式化し，量子全探索アルゴリズムの一種であるグローバー適応探索（Grover adaptive search; GAS）を用いて求解する.また，目的関数の最小値分布および半正定値計画緩和を用いたGASの初期値設定法を提案する.さらに，W状態と制御Hゲートを用いた初期状態生成の工夫による探索空間の削減手法について検討し，量子ゲート数の代数的解析を行う．提案の初期値設定法と探索空間の削減により，古典全探索および従来のGASと比べて最適解への収束性能を改善し，最尤検出の性能を維持しながら，理論的には量子加速が可能となることを示した．また，この収束性能の改善により，提案手法は初期状態生成に際してゲート数が増えた一方で，量子回路全体のゲート数を減らすことに成功した. |
| （英） | In this article, we formulate maximum likelihood detection in overloaded MIMO scenarios as a binary optimization problem and solves it using Grover adaptive search (GAS), which is a quantum exhaustive search algorithm. Specifically, a method to reduce the search space is proposed by generating the initial state using W-states and controlled-H gates. Additionally, a method for setting the initial values of GAS is proposed based on the minimum value distribution of the objective function and semidefinite programming relaxation, along with an algebraic analysis of the quantum gate count. The proposed initial value and the search space reduction demonstrate improved convergence performance to the optimal solution compared to the classical exhaustive search and the original GAS, while maintaining the bit error performance of maximum likelihood detection, indicating the potential for quantum speedup. Furthermore, the improvement in convergence performance enabled the proposed method to reduce the total number of quantum gates in the circuit, despite an increase in the gate count required for initial state generation. | |
| キーワード | （和） | マルチアンテナ無線通信 / 最尤検出 / 量子計算 / グローバー適応探索 / / / / |
| （英） | multiple-input multiple-output / maximum likelihood detection / quantum computing / Grover adaptive search / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 366, RCS2024-209, pp. 1-6, 2025年1月. | |
| 資料番号 | RCS2024-209 | |
| 発行日 | 2025-01-22 (IT, SIP, RCS) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | IT2024-26 SIP2024-65 RCS2024-209 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | RCS SIP IT |
| 開催期間 | 2025-01-29 - 2025-01-30 |
| 開催地（和） | 海峡メッセ下関 |
| 開催地（英） | Kaikyou-messe |
| テーマ（和） | 無線通信のための信号処理，学習，数理，情報理論および一般 |
| テーマ（英） | Signal Processing for Wireless Communications, Learning, Mathematics, Information Theory, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | RCS |
| 会議コード | 2025-01-RCS-SIP-IT |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 過負荷MIMO最尤検出における量子加速の検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Quantum Speedup Analysis for Maximum Likelihood Detection in Overloaded MIMO Scenarios |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | マルチアンテナ無線通信 / multiple-input multiple-output |
| キーワード(2)（和/英） | 最尤検出 / maximum likelihood detection |
| キーワード(3)（和/英） | 量子計算 / quantum computing |
| キーワード(4)（和/英） | グローバー適応探索 / Grover adaptive search |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 飯泉 彪雅 / Hyoga Iizumi / イイズミ ヒョウガ |
| 第1著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 (略称： 横浜国大) Yokohama National University (略称： Yokohama National Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 石川 直樹 / Naoki Ishikawa / イシカワ ナオキ |
| 第2著者 所属（和/英） | 横浜国立大学 (略称： 横浜国大) Yokohama National University (略称： Yokohama National Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 上橋 俊介 / Shunsuke Uehashi / ウエハシ シュンスケ |
| 第3著者 所属（和/英） | 三菱電機株式会社 (略称： 三菱電機) Mitsubishi Electric Corporation (略称： Mitsubishi Electric) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 中村 浩太 / Kota Nakamura / ナカムラ コウタ |
| 第4著者 所属（和/英） | 三菱電機株式会社 (略称： 三菱電機) Mitsubishi Electric Corporation (略称： Mitsubishi Electric) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 栗田 明 / Akira Kurita / クリタ アキラ |
| 第5著者 所属（和/英） | 三菱電機株式会社 (略称： 三菱電機) Mitsubishi Electric Corporation (略称： Mitsubishi Electric) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 大賀 正夫 / Masao Oga / オオガ マサオ |
| 第6著者 所属（和/英） | 三菱電機株式会社 (略称： 三菱電機) Mitsubishi Electric Corporation (略称： Mitsubishi Electric) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-01-29 09:30:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | RCS |
| 資料番号 | IT2024-26, SIP2024-65, RCS2024-209 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.364(IT), no.365(SIP), no.366(RCS) |
| ページ範囲 | pp.1-6 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-01-22 (IT, SIP, RCS) |
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