量子物理
[提交于 2025年7月6日
]
标题: 用于节能5G使能的IoMT医疗系统中的量子机器学习:增强数据安全性和处理能力
标题: Quantum Machine Learning for Energy-Efficient 5G-Enabled IoMT Healthcare Systems: Enhancing Data Security and Processing
摘要: 能源高效的医疗系统在工业5.0中变得越来越关键,随着医疗物联网(IoMT)的扩展,特别是5G技术的集成。5G使能的IoMT系统允许实时数据收集、高速通信以及医疗设备和医疗提供者之间的增强连接。然而,这些系统面临能耗和数据安全挑战,尤其是在工业5.0环境中,连接设备数量不断增加,而电源资源有限。与机器学习(ML)算法结合的量子计算,形成量子机器学习(QML),通过叠加和纠缠等原理,提供了计算速度和效率的指数级提升。在本文中,我们提出了并评估了三种QML算法,即UU{\dag }、变分UU{\dag }和UU{\dag }-量子神经网络(QNN),用于对四个不同数据集的数据进行分类:5G-南亚、Lumos5G 1.0、WUSTL EHMS 2020和PS-IoT。我们的比较分析使用各种评估指标,结果显示,UU{\dag }-QNN方法不仅在5G-南亚和WUSTL EHMS 2020数据集中优于其他算法,达到100%的准确率,而且通过允许更高效和安全的医疗数据处理,符合工业5.0的人本目标。此外,通过分析准确性变化对每个噪声模型参数的响应,验证了所提出的量子算法在多种噪声信道下的鲁棒性,这有助于工业5.0的弹性方面。这些结果通过优化数据分类和减少功耗,同时在嘈杂环境中保持高水平的安全性,为5G使能的IoMT医疗系统提供了有前景的量子解决方案。
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