論文の概要: Fidelity-Guarantee Entanglement Routing in Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.07764v4
- Date: Wed, 22 Jun 2022 06:49:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:26:30.689506
- Title: Fidelity-Guarantee Entanglement Routing in Quantum Networks
- Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける忠実度保証エンタングルメントルーティング
- Authors: Jian Li, Mingjun Wang, Qidong Jia, Kaiping Xue, Nenghai Yu, Qibin Sun,
Jun Lu
- Abstract要約: 絡み合いルーティングは、2つの任意のノード間のリモート絡み合い接続を確立する。
量子ネットワークにおける複数のソース・デスティネーション(SD)ペアの忠実性を保証するために、精製可能な絡み合わせルーティング設計を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.49733801962198
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Entanglement routing establishes remote entanglement connection between two
arbitrary nodes, which is one of the most important functions in quantum
networks. The existing routing mechanisms mainly improve the robustness and
throughput facing the failure of entanglement generations, which, however,
rarely include the considerations on the most important metric to evaluate the
quality of connection, entanglement fidelity. To solve this problem, we propose
purification-enabled entanglement routing designs to provide fidelity guarantee
for multiple Source-Destination (SD) pairs in quantum networks. In our
proposal, we first consider the single S-D pair scenario and design an
iterative routing algorithm, Q-PATH, to find the optimal purification decisions
along the routing path with minimum entangled pair cost. Further, a
low-complexity routing algorithm using an extended Dijkstra algorithm, Q-LEAP,
is designed to reduce the computational complexity by using a simple but
effective purification decision method. Then we consider the common scenario
with multiple S-D pairs and design a greedy-based algorithm considering
resource allocation and rerouting process for multiple routing requests. To
verify the effectiveness and superiority of the proposed algorithms, extensive
simulations are conducted, and the simulation results show that the proposed
algorithms not only can provide fidelity-guarantee routing solutions, but also
has superior performance in terms of throughput, fidelity of end-to-end
entanglement connection, and resource utilization ratio, compared with the
existing routing scheme.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いルーティングは、量子ネットワークにおいて最も重要な関数の1つである2つの任意のノード間のリモート絡み合い接続を確立する。
既存のルーティング機構は、主に絡み合い世代の障害に直面するロバスト性とスループットを改善するが、接続の質、絡み合いの忠実性を評価する上で最も重要な指標について考慮することはほとんどない。
この問題を解決するために,量子ネットワークにおける複数のソース・デスティネーション(sd)対に対する忠実性を保証するために,浄化可能な絡み合いルーティング設計を提案する。
提案手法では,まず単一S-Dペアのシナリオを考察し,最小の絡み合ったペアコストで経路経路に沿った最適浄化判定を行うために繰り返しルーティングアルゴリズムQ-PATHを設計する。
さらに, 拡張dijkstraアルゴリズム(q-leap)を用いた低複雑度ルーティングアルゴリズムは, 単純かつ効果的な浄化決定法を用いて計算複雑性を低減するように設計されている。
次に、複数のS-Dペアで共通シナリオを考察し、複数のルーティング要求に対するリソース割り当てと再ルーティングプロセスを考慮した欲求に基づくアルゴリズムを設計する。
提案アルゴリズムの有効性と優位性を検証するため,提案アルゴリズムは広範囲なシミュレーションを行い,提案アルゴリズムは忠実度保証ルーティングソリューションを提供するだけでなく,スループット,エンドツーエンドの絡み合い接続の完全性,資源利用率の面で,既存のルーティング方式と比較して優れた性能を有することを示した。
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