論文の概要: Design and Implementation of the Illinois Express Quantum Metropolitan Area Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09589v2
• Date: Tue, 8 Nov 2022 02:51:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-04 12:43:08.689480
• Title: Design and Implementation of the Illinois Express Quantum Metropolitan Area Network
• Title（参考訳）: イリノイ・エクスプレス量子大都市圏ネットワークの設計と実装
• Authors: Joaquin Chung, Ely M. Eastman, Gregory S. Kanter, Keshav Kapoor, Nikolai Lauk, Cristi\'an Pe\~na, Robert Plunkett, Neil Sinclair, Jordan M. Thomas, Raju Valivarthi, Si Xie, Rajkumar Kettimuthu, Prem Kumar, Panagiotis Spentzouris, Maria Spiropulu
• Abstract要約: イリノイ・エクスプレス量子ネットワーク(イリノイ・エクスプレス・量子ネットワーク、IEQNET)は、光ファイバーを用いた大規模量子ネットワークを実現するプログラムである。 本稿では,ソフトウェア定義ネットワーク(SDN)技術を活用した階層構造を含むIEQNETのネットワークアーキテクチャについて述べる。 IEQNETの重要なゴールは、制御プレーンの古典的な信号が、同じファイバーライン内のデータプレーンの量子信号と共伝播できる範囲を示すことである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4970703312134697
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Illinois Express Quantum Network (IEQNET) is a program to realize metropolitan scale quantum networking over deployed optical fiber using currently available technology. IEQNET consists of multiple sites that are geographically dispersed in the Chicago metropolitan area. Each site has one or more quantum nodes (Q-nodes) representing the communication parties in a quantum network. Q-nodes generate or measure quantum signals such as entangled photons and communicate the measurement results via standard, classical signals and conventional networking processes. The entangled photons in IEQNET nodes are generated at multiple wavelengths, and are selectively distributed to the desired users via transparent optical switches. Here we describe the network architecture of IEQNET, including the Internet-inspired layered hierarchy that leverages software-defined networking (SDN) technology to perform traditional wavelength routing and assignment between the Q-nodes. Specifically, SDN decouples the control and data planes, with the control plane being entirely implemented in the classical domain. We also discuss the IEQNET processes that address issues associated with synchronization, calibration, network monitoring, and scheduling. An important goal of IEQNET is to demonstrate the extent to which the control plane classical signals can co-propagate with the data plane quantum signals in the same fiber lines (quantum-classical signal "coexistence"). This goal is furthered by the use of tunable narrow-band optical filtering at the receivers and, at least in some cases, a wide wavelength separation between the quantum and classical channels. We envision IEQNET to aid in developing robust and practical quantum networks by demonstrating metro-scale quantum communication tasks such as entanglement distribution and quantum-state teleportation.
• Abstract（参考訳）: イリノイ・エクスプレス量子ネットワーク(イリノイ・エクスプレス・量子ネットワーク、IEQNET)は、現在利用可能な技術を用いて展開された光ファイバー上での大規模量子ネットワークを実現するプログラムである。 IEQNETはシカゴ都市圏に地理的に分散している複数のサイトで構成されている。 各サイトは、量子ネットワーク内の通信相手を表す1つ以上の量子ノード(Qノード)を有する。 qノードは、絡み合った光子などの量子信号を生成または測定し、標準、古典的信号および従来のネットワークプロセスを介して測定結果を伝達する。 ieqnetノードの絡み合った光子は、複数の波長で生成され、透過光スイッチを介して所望のユーザに選択的に分配される。 本稿では,ieqnet のネットワークアーキテクチャについて述べる。この階層構造は software-defined networking (sdn) 技術を活用して,従来の波長ルーティングと q-ノード間の割り当てを行う。 具体的には、SDNはコントロールプレーンとデータプレーンを分離し、コントロールプレーンは古典的なドメインで完全に実装されている。 また、同期、キャリブレーション、ネットワーク監視、スケジューリングに関する問題に対処するieqnetプロセスについても論じる。 ieqnetの重要な目標は、制御プレーンの古典的信号が同じファイバーライン(量子古典的信号「共存」)のデータプレーンの量子信号と相互に伝達できる範囲を示すことである。 この目標は、受信機での波長可変狭帯域光フィルタリングの使用と、少なくともいくつかのケースでは、量子チャネルと古典チャネルの広い波長分離によってさらに進んでいる。 我々は,絡み合い分布や量子状態テレポーテーションなどの大規模量子通信タスクを実証することにより,堅牢で実用的な量子ネットワークの開発を支援するためにIEQNETを構想する。

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