We investigate a quantum integrated communication and computation (QICC) scheme for a single-mode bosonic multiple-access channel (MAC) with coherent-state signalling. By exploiting the natural superposition property of the quantum MAC, a common receiver simultaneously performs over-the-air computation (OAC) on the analogue symbols transmitted by one set of devices and decodes multiple-access data from another. The joint design of the transmit power control and the receive coefficient leads to a non-convex optimization problem that maximizes computation accuracy under a prescribed sum-rate communication constraint. To address this challenge, we develop a low-complexity alternating-optimization framework that incorporates: (i) closed-form linear minimum-mean square error updates for the receive coefficient, (ii) monotonicity properties of the quantum sum-rate constraint, and (iii) projected-gradient refinements for the communication powers. The proposed QICC scheme achieves an effective computation-communication trade-off with fast convergence and low computational complexity.


翻译:本文研究了一种基于相干态信令的单模玻色多址信道(MAC)上的量子综合通信与计算(QICC)方案。通过利用量子MAC的自然叠加特性,公共接收机可同时执行一组设备传输的模拟符号的空中计算(OAC),并从另一组设备中解码多址数据。发射功率控制与接收系数的联合设计构成一个非凸优化问题,旨在给定和速率通信约束下最大化计算精度。为应对这一挑战,我们开发了一种低复杂度交替优化框架,该框架包含:(i) 接收系数的闭式线性最小均方误差更新,(ii) 量子和速率约束的单调性特性,以及(iii) 通信功率的投影梯度修正。所提出的QICC方案实现了有效的计算-通信权衡,具有快速收敛性和低计算复杂度。

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