論文の概要: Reconfigurable Quantum Internet Service Provider

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.09048v1
• Date: Mon, 15 May 2023 22:19:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-17 17:04:07.022467
• Title: Reconfigurable Quantum Internet Service Provider
• Title（参考訳）: 再構成可能な量子インターネットサービスプロバイダ
• Authors: Zhaohui Yang, Chaohan Cui
• Abstract要約: 量子インターネットサービスプロバイダ(QISP)の概念を実証する。 量子ハードウェアと古典制御ソフトウェアの両方からなる再構成可能なQISPを構築する。 本実験は,QISPのロバストな機能を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.854695863568166
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With the recent developments in engineering quantum systems, the realization of scalable local-area quantum networks has become viable. However, the design and implementation of a quantum network is a holistic task that is way beyond the scope of an abstract design problem. As such, a testbed on which multiple disciplines can verify the design and implementation across a full networking stack has become a necessary infrastructure for the future development of quantum networks. In this work, we demonstrate the concept of quantum internet service provider (QISP), in analogy to the conventional ISP that allows for the sharing of classical information between the network nodes. The QISP is significant for the next-generation quantum networks as it coordinates the production, management, control, and sharing of quantum information across the end-users of a quantum network. We construct a reconfigurable QISP comprising both the quantum hardware and classical control software. Building on the fiber-based quantum-network testbed of the Center for Quantum Networks (CQN) at the University of Arizona (UA), we develop an integrated QISP prototype based on a Platform-as-a-Service (PaaS) architecture, whose classical control software is abstracted and modularized as an open-source QISP framework. To verify and characterize the QISP's performance, we demonstrate multi-channel entanglement distribution and routing among multiple quantum-network nodes with a time-energy entangled-photon source. We further perform field tests of concurrent services for multiple users across the quantum-network testbed. Our experiment demonstrates the robust capabilities of the QISP, laying the foundation for the design and verification of architectures and protocols for future quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 近年の工学量子システムの発展により、スケーラブルな局所領域量子ネットワークの実現が可能になった。 しかし、量子ネットワークの設計と実装は抽象的な設計問題の範囲を超えている全体論的課題である。 このように、複数の分野が完全なネットワークスタック全体の設計と実装を検証できるテストベッドは、量子ネットワークの将来の発展に必要なインフラストラクチャになっている。 本研究では,量子インターネットサービスプロバイダ(QISP)の概念を,ネットワークノード間での古典的な情報の共有を可能にする従来のISPと類似して示す。 QISPは、量子ネットワークのエンドユーザー間での量子情報の生成、管理、制御、共有を調整するため、次世代の量子ネットワークにとって重要である。 量子ハードウェアと古典制御ソフトウェアの両方からなる再構成可能なQISPを構築する。 アリゾナ大学(UA)のCenter for Quantum Networks(CQN)のファイバベースの量子ネットワークテストベッド上に構築され、Platform-as-a-Service(PaaS)アーキテクチャに基づいた統合QISPプロトタイプを開発し、古典的な制御ソフトウェアをオープンソースQISPフレームワークとして抽象化、モジュール化する。 QISPの性能を検証するため,複数の量子ネットワークノード間のマルチチャネルの絡み合い分布とルーティングを時間エネルギーの絡み合い光子源で実証した。 さらに,量子ネットワークテストベッド全体で複数のユーザを対象とした並列サービスのフィールドテストを行う。 我々の実験はQISPの堅牢性を示し、将来の量子ネットワークのためのアーキテクチャとプロトコルの設計と検証の基礎を築いた。

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