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专利号: 202110999213X
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,包括编码构造模块、量子置换模块、游走模块、社区优化模块和评价指标模块;

编码构造模块的数据输出端与量子置换模块的数据输入端相连,量子置换模块的数据输出端与游走模块的数据输入端相连,游走模块的数据输出端与社区优化模块的数据输入端相连,社区优化模块的数据输出端与评价指标模块的数据输入端相连;

编码构造模块用于将网络节点看作游走粒子,并编码粒子同时构造粒子游走空间;

量子置换模块用于根据编码的粒子状态设计硬币态的量子置换电路;

游走模块用于根据不同的硬币状态,移位算子对粒子执行若干步的量子游走;

社区优化模块用于根据对量子态的测量结果选择对应的更新规则来移动节点,随着不断更新迭代,节点在空间中自动地优化社区结构;

评价指标模块用于展示最终社区结果以及评价指标。

2.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,所述编码粒子包括:

节点空间Gi中有kn个节点连接到节点vn,节点vn的度为kn,N表示网络Gi中的节点数量,那么对于硬币寄存器,需要log2k个量子比特,对于状态寄存器,需要log2N个量子比特;

对于没有连接满的节点,添加自环补充使得节点度为节点空间中的最大度数。

3.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,所述粒子游走空间包括:希尔伯特空间:

其中HP为位置希尔伯特空间,HC为硬币希尔伯特空间;

HC={|ek>:k=1,2,...,N},HP={|k>:k=1,2,...,N},其中|ek>表示位置空间中边量子态,|k>表示硬币空间中节点量子态,k表示节点序,N表示网络Gi中的节点数量。

4.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,所述量子游走包括:

量子随机游走的基本状态定义为右矢|x,c>中带标签的有序对,|x,c>表示位置和硬币状态的量子态,x表示位置,c表示硬币状态;

在每个时间步上,根据硬币算子的输出,条件移位算子对游走者进行移位;

硬币算子对游走者的硬币状态进行叠加,然后条件移位算子基于硬币状态将游走者移位至实际位置。

5.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,所述量子置换电路包括:单量子位量子门NOT门、多量子位门CNOT门、Toffoli门之一或者任意组合。

6.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,所述更新规则包括:

S‑A,设置一个阈值ξ来合并更新社区,ξ=w,ξ∈R,表示每个社区至少包含w个节点,其中R表示实数域;

S‑B,根据节点的概率分布值pi将节点分组到不同的社区j=0,1,2,...,m,m为正整数;

S‑C,计算pi的平均值: 其中N表示网络Gi中的节点数量;

S‑D,对社区重新划分直至满足阈值;

S‑E,得到重新划分的社区。

7.根据权利要求1所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,评价指标包括时间复杂度:更新|ψ(t)>需要花费:

其中O(·)表示时间复杂度,|Vi|表示集合Vi中元素的个数,|Ei|表示集合Ei中元素的个th

数,|Ei‑j|表示集合Ei‑j中元素的个数,Vj表示在第j个网络j 的节点集合,Vi表示在第i个网th

络i 的节点集合,Ei‑j表示网络Gi和网络Gj之间的跨边集合,K表示K个无向网络,N表示网络Gi中的节点数量。

8.根据权利要求7所述的一种融合离散时间量子游走的多域网络社区发现系统,其特征在于,评价指标还包括比较媒介:其中,A和B分别表示真实社区和发现到的社区;

CA和CB分别是分区A和B中的组数;

Ci表示分区i中的组数;

Nij描述了混淆矩阵的元素;

N是节点数即网络Gi中的节点数量;

Ni是第i行元素的总和;

Nj是第列元素的总和。