論文の概要: A Quantum Overlay Network for Efficient Entanglement Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.01694v1
• Date: Sat, 3 Dec 2022 21:20:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 22:46:41.810871
• Title: A Quantum Overlay Network for Efficient Entanglement Distribution
• Title（参考訳）: 効率的な絡み合い分布のための量子オーバーレイネットワーク
• Authors: Shahrooz Pouryousef, Nitish K. Panigrahy, Don Towsley
• Abstract要約: 量子ネットワークにおける効率的な絡み合い分布のための量子オーバーレイネットワーク(QON)を提案する。 エンド・ツー・エンドのユーザ・エンタングルメントの需要が低ければ、QONは最大エンタングル化されたベル・ペアを生成し、保存することができる。 従来の非オーバーレイ提案と比較して,QONの需要の急激な増加や需要の変化に対して,QONの運賃が40%向上していることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.034732044326752
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributing quantum entanglements over long distances is essential for the realization of a global scale quantum Internet. Most of the prior work and proposals assume an on-demand distribution of entanglements which may result in significant network resource under-utilization. In this work, we introduce Quantum Overlay Networks (QONs) for efficient entanglement distribution in quantum networks. When the demand to create end-to-end user entanglements is low, QONs can generate and store maximally entangled Bell pairs (EPR pairs) at specific overlay storage nodes of the network. Later, during peak demands, requests can be served by performing entanglement swaps either over a direct path from the network or over a path using the storage nodes. We solve the link entanglement and storage resource allocation problem in such a QON using a centralized optimization framework. We evaluate the performance of our proposed QON architecture over a wide number of network topologies under various settings using extensive simulation experiments. Our results demonstrate that QONs fare well by a factor of 40% with respect to meeting surge and changing demands compared to traditional non-overlay proposals. QONs also show significant improvement in terms of average entanglement request service delay over non-overlay approaches.
• Abstract（参考訳）: 長距離における量子絡み合いの分散は、グローバルスケールの量子インターネットの実現に不可欠である。 以前の作業や提案のほとんどは、ネットワークリソースのアンダーユーティライズに繋がる、オンデマンドな分散を前提としている。 本稿では,量子ネットワークにおける効率的な絡み合い分布のための量子オーバーレイネットワーク(QON)を提案する。 エンド・ツー・エンドのユーザ絡み合いの要求が低ければ、qonはネットワークの特定のオーバーレイストレージノードに最大絡み合ったベルペア(eprペア)を生成して保存することができる。 その後、ピーク要求の間、リクエストは、ネットワークからの直接パス上またはストレージノードを使ったパス上でエンタングルメントスワップを実行することで処理できる。 集中最適化フレームワークを用いたQONにおけるリンク絡みとストレージリソース割り当ての問題を解決する。 広範囲なシミュレーション実験により,様々な環境下でのネットワークトポロジ上でのQONアーキテクチャの性能評価を行った。 以上の結果から,QONは従来の非オーバーレイ提案と比較して,会議の急激な増加や需要の変化に対して40%の値打ちを達成できた。 qonsはまた、非オーバーレイアプローチに対する平均絡み合い要求サービス遅延の観点からも大幅に改善している。

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