論文の概要: A comparative analysis of quantum network topologies in the context of
future quantum internet
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.02877v1
- Date: Tue, 6 Dec 2022 10:48:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 16:37:22.650542
- Title: A comparative analysis of quantum network topologies in the context of
future quantum internet
- Title（参考訳）: 将来の量子インターネットにおける量子ネットワークトポロジーの比較分析
- Authors: Muhammad Daud, Aeysha Khalique
- Abstract要約: マルチノードネットワークにおける絡み合い分布は、将来の量子インターネットのバックボーンとなる。
ネットワークトポロジは絡み合い分布に不可欠であると主張する。
我々は2つのファイバー光学ネットワークで14ドルのノードネットワークをイスラマバードに提示する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entanglement distribution in multi-node networks can become the backbone for
a future quantum internet. It will become a widely accepted phenomenon as
quantum repeater networks become increasingly efficient. Graph theoretical
approaches to make a feasible multi-node quantum network for secure
communication and distributed quantum computation are exciting, as the
classical internet was built on such theories. Unlike today's classical
internet, a quantum internet will likely rely on more than one path between the
source and destination. This multi-path routing paradigm allows the user-pair
to send their Bell-pairs through pathways other than the shortest one and still
get a single high-fidelity Bell-pair at the end via entanglement purification.
This study encompasses a quintessential comparative analysis of having more
than the minimum required edges in networks to support multi-path routing with
quantum memories. We explain the benefits of having redundant edges in tree
networks by adding rings of edges at each level and comparing cost distances
with that of lattice networks. Our analysis provides an understanding of
fidelity-efficiency trade-offs in the context of user competition and
path-finding probabilities. We argue that network topologies are essential in
serving the entanglement distribution. To show the deployability of large-scale
quantum communication networks, we present a $14$-node network in Islamabad in
two fibre-optic-based networks. One is the minimal spanning tree topology that
costs around $\$61,370.00$, and the other is a complete graph topology, which
costs about $\$1.1\text{Mil}$. It shows that the network topologies can
significantly improve key generation rates, even when memory is unavailable.
- Abstract（参考訳）: マルチノードネットワークにおける絡み合い分布は、将来の量子インターネットのバックボーンとなる。
量子リピータネットワークの効率が高まるにつれ、広く受け入れられる現象となる。
セキュアな通信と分散量子計算のために実現可能なマルチノード量子ネットワークを構築するグラフ理論的アプローチは、古典的インターネットがそのような理論に基づいて構築されたので、エキサイティングである。
今日の古典的なインターネットとは異なり、量子インターネットはソースとデスティネーションの間の複数の経路に依存する可能性が高い。
このマルチパスルーティングパラダイムにより、ユーザは最短の経路以外の経路を通じてベルペアを送信でき、エンタングルメントの浄化により、最後には単一の高忠実なベルペアを取得できる。
本研究は、量子メモリを用いたマルチパスルーティングをサポートするために、ネットワークに必要最小限以上のエッジを持つという、一意的な比較分析を含む。
本稿では,各層にエッジリングを付加し,コスト距離を格子ネットワークと比較することにより,ツリーネットワークに冗長なエッジを持つことの利点を説明する。
本分析は,ユーザ競争とパス探索確率の文脈における忠実性効率のトレードオフの理解を提供する。
ネットワークトポロジーは絡み合い分布を提供するのに不可欠であると主張する。
大規模量子通信ネットワークの展開可能性を示すため,2つのファイバー光ネットワークで14ドルのノードネットワークをイスラマバードで提案する。
1つは、最小のスパンディングツリートポロジーで、約$61,370.00$、もう1つは完全グラフトポロジーであり、約$$1.1\text{mil}$である。
ネットワークトポロジは、メモリが利用できない場合でも、キー生成率を大幅に向上させることができる。
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