論文の概要: Matching Game for Optimized Association in Quantum Communication Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.12682v1
• Date: Mon, 22 May 2023 03:39:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-23 18:35:59.312774
• Title: Matching Game for Optimized Association in Quantum Communication Networks
• Title（参考訳）: 量子通信ネットワークにおける最適アソシエーションのためのマッチングゲーム
• Authors: Mahdi Chehimi, Bernd Simon, Walid Saad, Anja Klein, Don Towsley, M\'erouane Debbah
• Abstract要約: 本稿では,量子スイッチのためのスワップスタブルな要求-QSアソシエーションアルゴリズムを提案する。 サービスされた要求の割合で、ほぼ最適(5%)のパフォーマンスを達成する。 QCNのサイズが大きくなると、スケーラビリティが向上し、ほぼ最適性能を維持することが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 65.16483325184237
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Enabling quantum switches (QSs) to serve requests submitted by quantum end nodes in quantum communication networks (QCNs) is a challenging problem due to the heterogeneous fidelity requirements of the submitted requests and the limited resources of the QCN. Effectively determining which requests are served by a given QS is fundamental to foster developments in practical QCN applications, like quantum data centers. However, the state-of-the-art on QS operation has overlooked this association problem, and it mainly focused on QCNs with a single QS. In this paper, the request-QS association problem in QCNs is formulated as a matching game that captures the limited QCN resources, heterogeneous application-specific fidelity requirements, and scheduling of the different QS operations. To solve this game, a swap-stable request-QS association (RQSA) algorithm is proposed while considering partial QCN information availability. Extensive simulations are conducted to validate the effectiveness of the proposed RQSA algorithm. Simulation results show that the proposed RQSA algorithm achieves a near-optimal (within 5%) performance in terms of the percentage of served requests and overall achieved fidelity, while outperforming benchmark greedy solutions by over 13%. Moreover, the proposed RQSA algorithm is shown to be scalable and maintain its near-optimal performance even when the size of the QCN increases.
• Abstract（参考訳）: 量子通信ネットワーク(QCN)における量子終端ノードによって送信された要求を処理する量子スイッチ(QS)は、送信された要求の不均一性要求とQCNの限られたリソースのために難しい問題である。 所定のqsによって提供される要求を効果的に決定することは、量子データセンターのような実用的なqcnアプリケーションの開発を促進するための基礎となる。 しかし、最先端のQSオペレーションはこの関連問題を見逃しており、主に単一のQSを持つQCNに焦点を当てている。 本稿では、QCNの要求-QS関連問題を、限られたQCNリソース、異種アプリケーション固有の忠実度要件、異なるQS操作のスケジューリングをキャプチャするマッチングゲームとして定式化する。 この問題を解決するために,部分的なQCN情報提供を考慮したスワップスタブル要求QSアソシエーション(RQSA)アルゴリズムを提案する。 提案したRQSAアルゴリズムの有効性を検証するため, 大規模なシミュレーションを行った。 シミュレーションの結果,提案したRQSAアルゴリズムは,サービス要求のパーセンテージと全体の忠実度の観点から,ほぼ最適(5%)の性能を達成し,ベンチマークグリーディ解を13%以上上回った。 さらに,提案したRQSAアルゴリズムは,QCNのサイズが増大してもスケーラビリティが高く,ほぼ最適性能を維持している。

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