1.一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,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;
S2,根据编码的粒子状态设计硬币态的量子置换电路;
S3,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;量子游走包括叠加态的过程或/和叠加态后的概率值;
S4,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;
S5,输出最终结果。
2.根据权利要求1所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,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所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,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所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,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4所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,其特征在于,叠加态的过程包括:
顶点v1和顶点v2之间的边缘在顶点v1的一侧即内边用b标记,那么其中 表示条件移位算子将游走者从顶点v1移动到顶点v2的新的叠加状态,|eb>表示位置希尔伯特空间边量子态,|v1>表示硬币希尔伯特空间节点量子态, 表示张量积, 表示边缘在v1的一侧用b标记。
6.根据权利要求4所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,其特征在于,叠加态后的概率值包括:其中 是在每个离散时间步长上作用于游走者的整体算子, 是位置空间中的单位算子, 表示张量积,C为硬币算子,S为移位算子;
其中|ψ(0)>表示初始状态由,|ψ(t)>表示t个时间步长后的状态;
游走者的状态的概率分布为 其中
量子态,
7.根据权利要求6所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,其特征在于,所述叠加态后的概率值还包括:利用余弦相似性测量分别在网络Gi、Gj中的两个游走者的状态分布|ψ(t)>与 定义相关度为 所以概率分布为:其中T为对应的跨边过渡矩阵,x表示位置。
8.根据权利要求7所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,其特征在于,还包括时间复杂度:
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。
9.根据权利要求1所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,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。
10.根据权利要求1所述的一种通过离散时间量子游走的多域网络社区检测方法,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。