論文の概要: Pre-Distribution of Entanglements in Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.04036v1
• Date: Mon, 9 May 2022 04:50:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 20:48:55.307397
• Title: Pre-Distribution of Entanglements in Quantum Networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける絡み合いの事前分布
• Authors: Mohammad Ghaderibaneh, Himanshu Gupta, C.R. Ramakrishnan, Ertai Luo
• Abstract要約: 量子状態におけるNo-Cloning定理は多くの古典的手法を適用できないため、量子ネットワーク通信は困難である。 長距離通信において唯一有効なアプローチは量子状態のテレポーテーションであり、量子ビットの絡み合ったペア(EP)の事前分布を必要とする。 本稿では,ある(事前決定された)ネットワークノードに対して,EP生成遅延を低減するための補完手法を提案し,検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.258157541985447
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum network communication is challenging, as the No-Cloning theorem in quantum regime makes many classical techniques inapplicable. For long-distance communication, the only viable approach is teleportation of quantum states, which requires a prior distribution of entangled pairs (EPs) of qubits. Establishment of EPs across remote nodes can incur significant latency due to the low probability of success of the underlying physical processes. To reduce EP generation latency, prior works have looked at selection of efficient entanglement-routing paths and simultaneous use of multiple such paths for EP generation. In this paper, we propose and investigate a complementary technique to reduce EP generation latency--to pre-distribute EPs over certain (pre-determined) pairs of network nodes; these pre-distributed EPs can then be used to generate EPs for the requested pairs, when needed, with lower generation latency. For such an pre-distribution approach to be most effective, we need to address an optimization problem of selection of node-pairs where the EPs should be pre-distributed to minimize the generation latency of expected EP requests, under a given cost constraint. In this paper, we appropriately formulate the above optimization problem and design two efficient algorithms, one of which is a greedy approach based on an approximation algorithm for a special case. Via extensive evaluations over the NetSquid simulator, we demonstrate the effectiveness of our approach and developed techniques; we show that our developed algorithms outperform a naive approach by up to an order of magnitude.
• Abstract（参考訳）: 量子状態におけるNo-Cloning定理は多くの古典的手法を適用できないため、量子ネットワーク通信は困難である。 長距離通信において唯一有効なアプローチは量子状態のテレポーテーションであり、量子ビットの絡み合ったペア(EP)の事前分布を必要とする。 リモートノード間のEPの確立は、基盤となる物理プロセスの成功率の低いため、大きな遅延を引き起こす可能性がある。 ep生成遅延を削減するため、先行研究では効率の良い絡み合い経路の選択と、ep生成のための複数の経路の同時使用を検討した。 本稿では,ネットワークノードの特定の(事前決定された)ペアに対してep生成遅延を削減し,ep生成遅延を削減するための補完的手法を提案し,検討する。 このような事前配布アプローチが最も効果的であるためには、所定のコスト制約の下でEP要求の生成遅延を最小限に抑えるために、EPを事前配布するノードペアの選択の最適化問題に対処する必要がある。 本稿では、上記の最適化問題を適切に定式化し、2つの効率的なアルゴリズムを設計する。 netsquidシミュレータの広範な評価を通じて,本手法の有効性を実証し,開発したアルゴリズムが最大1桁のnaiveアプローチを上回ることを示した。

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