論文の概要: Asynchronous Entanglement Routing for the Quantum Internet
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14300v1
- Date: Thu, 21 Dec 2023 21:14:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-25 16:50:40.536732
- Title: Asynchronous Entanglement Routing for the Quantum Internet
- Title（参考訳）: 量子インターネットのための非同期エンタングルメントルーティング
- Authors: Zebo Yang, Ali Ghubaish, Raj Jain, Hassan Shapourian, Alireza Shabani
- Abstract要約: 本稿では,量子ネットワークのための新しい非同期ルーティングプロトコルを提案する。
プロトコルは、絡み合いリンク非同期トポロジを更新し、最適な絡み合いスワッピングパスを特定し、未使用の直接絡み合いを保存する。
以上の結果から,非同期プロトコルは,既存の同期手法よりも,適切な設定で大きな上限を達成でき,また絡み合い率も著しく高いことが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.42855555838080833
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: With the emergence of the Quantum Internet, the need for advanced quantum
networking techniques has significantly risen. Various models of quantum
repeaters have been presented, each delineating a unique strategy to ensure
quantum communication over long distances. We focus on repeaters that employ
entanglement generation and swapping. This revolves around establishing remote
end-to-end entanglement through repeaters, a concept we denote as the
"quantum-native" repeaters (also called "first-generation" repeaters in some
literature). The challenges in routing with quantum-native repeaters arise from
probabilistic entanglement generation and restricted coherence time. Current
approaches use synchronized time slots to search for entanglement-swapping
paths, resulting in inefficiencies. Here, we propose a new set of asynchronous
routing protocols for quantum networks by incorporating the idea of maintaining
a dynamic topology in a distributed manner, which has been extensively studied
in classical routing for lossy networks, such as using a destination-oriented
directed acyclic graph (DODAG) or a spanning tree. The protocols update the
entanglement-link topology asynchronously, identify optimal
entanglement-swapping paths, and preserve unused direct-link entanglements. Our
results indicate that asynchronous protocols achieve a larger upper bound with
an appropriate setting and significantly higher entanglement rate than existing
synchronous approaches, and the rate increases with coherence time, suggesting
that it will have a much more profound impact on quantum networks as technology
advances.
- Abstract（参考訳）: 量子インターネットの出現に伴い、高度な量子ネットワーク技術の必要性が著しく高まっている。
量子リピータの様々なモデルが提示され、それぞれが長距離の量子通信を確実にするためのユニークな戦略を示している。
エンタングルメント生成とスワップを使用するリピータに注目します。
これは、"quantum-native"リピータ(文献によっては"first-generation"リピータとも呼ばれる)と呼ばれる概念である。
量子ネイティブリピータのルーティングにおける課題は、確率的絡み合い生成とコヒーレンス時間制限から生じる。
現在のアプローチでは、同期時間スロットを使用して絡み合うスワッピング経路を探索し、効率が悪くなっている。
本稿では,分散的に動的トポロジを維持できるという考え方を取り入れ,量子ネットワークのための新しい非同期ルーティングプロトコルを提案する。このプロトコルは,デスティネーション指向有向非巡回グラフ(dodag)やスパンディングツリーなど,損失のあるネットワークの古典的なルーティングにおいて広く研究されてきた。
プロトコルは、エンタングルメントリンクトポロジーを非同期に更新し、最適なエンタングルメントスワッピングパスを特定し、未使用の直接リンクエンタングルメントを保存する。
以上の結果から,非同期プロトコルは,既存の同期手法よりも適切な設定で大きな上限を達成でき,また,コヒーレンス時間とともに速度が向上し,技術進歩とともに量子ネットワークにさらに大きな影響を与えることが示唆された。
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