В Японии впервые использовали квантовый компьютер для массовой связи 6G
Ученые из NICT разработали гибридный метод обработки сигналов, объединяющий квантовый отжиг и классические вычисления, чтобы справляться с массовым подключением в будущих сетях 6G.
В полевых испытаниях базовая станция успешно связывалась с десятью устройствами одновременно, что демонстрирует реальную возможность масштабной связи для дронов, роботов и устройств расширенной реальности.
Задача массовой связи
Когда подключенных устройств становится больше, а сигнал передается через несколько антенн и каналов, привычные методы обработки начинают не справляться. Например, если одновременно работают восемь устройств с QPSK-модуляцией, вариантов комбинаций сигналов набирается свыше 60 000. В таких условиях обычная обработка тормозит и теряет точность.
Гибридный метод NICT использует квантовый отжиг для быстрого поиска оптимальных комбинаций сигналов, а классический компьютер выполняет постобработку для оценки вероятностного распределения сигналов.
«Сочетание квантового и классического подходов позволяет обнаруживать сигналы одновременно с высокой точностью и низкой задержкой», — поясняют исследователи.
Как одновременно подключать много устройств
Технология опирается на принципы NOMA, при котором несколько устройств могут передавать данные одновременно на одних и тех же временных и частотных ресурсах. Наложение сигналов требует точного разложения потоков на отдельные компоненты. Гибридный метод обеспечивает решение этой задачи, позволяя базовой станции выявлять отдельные сигналы даже при сложных сценариях передачи.
Метод был проверен сначала в численных симуляциях: четыре приемные антенны, восемь устройств и модуляция QPSK. Использовался имитированный квантовый отжиг (SQA). Сравнение с традиционным линейным методом минимизации среднеквадратичной ошибки (LMMSE) показало существенное снижение частоты ошибок.
После этого метод внедрили на настоящей базовой станции и проверили на открытом воздухе. Для обработки сигналов использовали два типа квантового отжига: один — программный имитатор (SQA), другой — настоящий квантовый компьютер компании D-Wave, специально созданный для задач оптимизации. В экспериментах система без ошибок распознавала сигналы и успешно связывалась одновременно с десятью устройствами, показывая, что метод реально работает.
Значение для сетей 6G
Согласно прогнозам, плотность устройств в 6G будет в десять раз выше, чем в 5G. Это включает миллионы датчиков, дронов, роботов и XR-устройств. Новый метод обработки сигналов решает ключевую проблему масштабной связи, обеспечивая стабильность передачи данных и минимальную задержку.
Гибридный метод объединяет квантовый поиск с классической обработкой и одновременно учитывает канал связи с помощью опорных сигналов, что делает его готовым для реальных мобильных сетей. Он эффективно работает с несколькими антеннами и каналами, обеспечивая быструю обработку сигналов даже при высокой плотности подключенных устройств.
Перспективы развития
NICT планирует дальнейшие эксперименты, направленные на масштабирование технологии и поддержку еще большего числа устройств.
«Мы сделали важный шаг к практическому внедрению 6G. Сочетание квантового отжига с классическими вычислениями позволяет решать задачи, которые ранее считались слишком сложными», — отмечают ученые.