Articolo metodologico

Instradamento di rete di sensori ad alta efficienza energetica su larga scala utilizzando un'unità di processore quantistico

DOI:

10.3791/64930

⸱

8 settembre 2023

1Imperial College London

In questo articolo

Sommario

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Questo studio fornisce un metodo per utilizzare un'unità di processore quantistico per calcolare i percorsi per varie dinamiche di traffico che funzionano per superare i metodi classici in letteratura per massimizzare la durata della rete.

Abstract

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Il metodo di conservazione dell'energia della rete di sensori, che è un ibrido di utilizzo di un computer classico e di un processore quantistico, ha dimostrato di funzionare meglio dell'algoritmo euristico che utilizza un computer classico. In questo manoscritto, il contesto tecnico per il significato del metodo è presentato e giustificato. Quindi le fasi sperimentali vengono dimostrate in una sequenza operativa con illustrazioni, se necessario. Il metodo è stato convalidato da risultati positivi in un set di campioni di topologie di rete generato in modo casuale. I risultati sperimentali positivi di questo metodo hanno fornito un approccio migliore per i problemi di massimizzazione della durata della rete di sensori e hanno dimostrato che l'attuale processore quantistico allo stato dell'arte è stato in grado di risolvere grandi problemi di ingegneria pratica con meriti che prevalgono sui metodi attuali in letteratura. In altre parole, il vantaggio quantistico può essere sfruttato al meglio. Si è passati dalla fase di prova di concetto alla prova di fattibilità.

Introduzione

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Il risparmio energetico nelle reti di sensori è stato un problema molto critico nella progettazione1. I metodi classici normalmente affrontano il problema utilizzando un approccio ad hoc 2,3,4,5,6. Detto questo, questi metodi emulano i nodi sensori come risorse intelligenti gestite individualmente che potrebbero anche cooperare per servire sia gli interessi dell'individuo che della comunità. A causa dell'ambiente volatile in cui lavorano i sensori, in alcuni lavori vengono introdotti....

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Protocollo

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1. Impostazione dell'ambiente oceanico Dwave

  1. Scarica e installa gli strumenti oceanici dal link: https://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html
    1. Al terminale, digita python -m venv ocean.
    2. Al terminale, digitare . ocean/bin/activate, come mostrato nella Figura 1.
    3. Al terminale, digita git clone https://github.com/dwavesystems/dwave-ocean-sdk.git
      Digitare quindi cd dwave-ocean-sdk, come illustrato nella Figura 2.
      Quindi, digita python setup.py install<....

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Risultati

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I risultati di un campione di esecuzione sono illustrati nella Tabella 2, Tabella 3 e Tabella 4. I set di dati dettagliati per i tre batch di dati sono disponibili nella cartella Dati supplementari 1 .

Set di dati 1
198 nodi in un'area circolare con un raggio di 50 mAlgoritmo quantistic.......

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Discussione

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L'attuale processore quantistico commerciale all'avanguardia può essere utilizzato in problemi computazionali di qualsiasi topologia di rete1. L'applicazione del processore quantistico non è vincolata dal numero di qbit fisici che i processori quantistici sono stati in grado di implementare.

Nella progettazione del prolungamento della durata della rete di sensori, i risultati mostrano un progresso nel metodo per ottenere una durata della rete ancora più lunga utilizzan.......

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Ringraziamenti

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Il lavoro è sostenuto dall'Engineering and Physical Sciences Research Council of the UK (EPSRC) Grant number EP/W032643/1.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Dell Computer portatileDellN/A
Ubuntu 18.04.6 LTSCanonical Ltd18.04.6 LTS
Python3.8Python Software Foundation3.8.0
Dwave QPUDwavehttps://docs.ocean.dwavesys.com/en/stable/overview/install.html

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Chen, J., Date, P., Chancellor, N., Atiquazzaman, M., Cormac, S. Controller-based energy-aware wireless sensor network routing using quantum algorithms. IEEE Transactions on Quantum Engineering. 3, 1-12 (2022).
  2. Lin, H., Uster, H.

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Routing a basso consumo energeticoAlgoritmo quantistico ibridoMassimizzazione della durata della reteSelezione del Cluster HeadProcesso di esaurimento dell energiaMetriche del round di trasmissioneDwave APIComunicazione macchina a macchina

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