論文の概要: Scalable Quantum Networks: Congestion-Free Hierarchical Entanglement
Routing with Error Correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.09216v1
- Date: Thu, 15 Jun 2023 15:52:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-16 14:07:04.193901
- Title: Scalable Quantum Networks: Congestion-Free Hierarchical Entanglement
Routing with Error Correction
- Title（参考訳）: スケーラブル量子ネットワーク: 誤り訂正による混雑のない階層的絡み合いルーティング
- Authors: Hyeongrak Choi, Marc G. Davis, \'Alvaro G. I\~nesta, Dirk R. Englund
- Abstract要約: $k$-ary treeネットワークでは、各ノードは下層の$k$ノードに接続され、2つのノードを接続するチャネル長は、葉からルートノードに移動すると$a_k$で増加する。
このアーキテクチャにより、クビット単位のオーバヘッドにより、混雑のない、エラー訂正された操作を、終端ノード数でサブリニアにすることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose quantum tree networks for hierarchical multi-flow entanglement
routing. The end nodes on the leaves of the tree communicate through the
routers at internal nodes. In a $k$-ary tree network, each node is connected to
$k$ nodes in the lower layer, and the channel length connecting two nodes grows
with rate $a_k$ as we move from the leaf to the root node. This architecture
enables the qubit-per-node overhead for congestion-free and error-corrected
operations to be sublinear in the number of end nodes, $N$. The overhead
scaling for $k$-ary tree is $O(N^{\log_k a_k} \cdot \log_k N)$. Specifically,
the square-lattice distributed end nodes with the quaternary tree routing leads
to an overhead $\sim O(\sqrt{N}\cdot\log_4 N)$. For a minimal surface-covering
tree, the overhead $\sim O(N^{0.25}\cdot\log_4 N)$ for $k=4$ and is sublinear
for all $k$. We performed network simulations of quantum tree networks that
exhibits size-independent threshold behavior. The routing in tree network does
not require time-consuming multi-path finding algorithms. These properties
satisfy the essential requirements for scalable quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 階層型マルチフロー絡み合いルーティングのための量子ツリーネットワークを提案する。
木の葉の端ノードは、内部ノードのルーターを介して通信する。
$k$-ary treeネットワークでは、各ノードは下層の$k$ノードに接続され、2つのノードを接続するチャネル長は、葉からルートノードに移動すると$a_k$で増加する。
このアーキテクチャにより、混雑のない、エラー訂正された操作に対するノード当たりのキュービットオーバーヘッドを、エンドノード数でサブリニアにすることができる。
k$-ary treeのオーバーヘッドスケーリングは$O(N^{\log_k a_k} \cdot \log_k N)$である。
具体的には、四次木ルーティングを持つ正方格子分布端ノードは、オーバーヘッド$\sim O(\sqrt{N}\cdot\log_4 N)$となる。
極小曲面被覆木に対して、オーバーヘッド $\sim o(n^{0.25}\cdot\log_4 n)$ は $k=4$ で、すべての $k$ に対して部分線型である。
サイズに依存しないしきい値挙動を示す量子木ネットワークのネットワークシミュレーションを行った。
ツリーネットワークのルーティングは、時間を要するマルチパス探索アルゴリズムを必要としない。
これらの特性はスケーラブルな量子ネットワークに必要な要件を満たす。
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