Four new centrality measures for directed networks based on unitary, continuous-time quantum walks (CTQW) in $n$ dimensions -- where $n$ is the number of nodes -- are presented, tested and discussed. The main idea behind these methods consists in re-casting the classical HITS and PageRank algorithms as eigenvector problems for symmetric matrices, and using these symmetric matrices as Hamiltonians for CTQWs, in order to obtain a unitary evolution operator. The choice of the initial state is also crucial. Two options were tested: a vector with uniform occupation and a vector weighted w.r.t.~in- or out-degrees (for authority and hub centrality, respectively). Two methods are based on a HITS-derived Hamiltonian, and two use a PageRank-derived Hamiltonian. Centrality scores for the nodes are defined as the average occupation values. All the methods have been tested on a set of small, simple graphs in order to spot possible evident drawbacks, and then on a larger number of artificially generated larger-sized graphs, in order to draw a comparison with classical HITS and PageRank. Numerical results show that, despite some pathologies found in three of the methods when analyzing small graphs, all the methods are effective in finding the first and top ten nodes in larger graphs. We comment on the results and offer some insight into the good accordance between classical and quantum approaches.


翻译:展示、测试和讨论基于单一、连续时间量度行走(美元是节点数目的美元)维度的定向网络的四项新的核心措施。这些方法的主要理念是将古典 HITS 和 PageRank 算法作为对称矩阵的偏移问题进行重新定位,并将这些对称矩阵作为对称矩阵的汉密尔顿仪,以获得一个单一的进化操作员。最初状态的选择也至关重要。测试了两个选项:一个具有统一职业的矢量以及一个矢量加权 w.r.t. ~ int 或外度(分别用于权威和中枢中心中心中心中心)的矢量矢量。两种方法是将古典 HITS 和 汉密尔密尔顿 算的算法重新定位为对等分数。节点的中央分数被定义为平均占用值。所有方法都用一套小的简单图表进行测试,以便发现可能的明显回溯度,然后是数量更多的人为生成较大矢量的矢量加权图(分别为权威和中心中心中心中心中心中心中心中心中心中心点),以显示所有直径的直径图和图的直径方法。

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