論文の概要: Building a Hierarchical Architecture and Communication Model for the Quantum Internet

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.11806v1
• Date: Mon, 19 Feb 2024 03:26:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-20 18:43:15.109334
• Title: Building a Hierarchical Architecture and Communication Model for the Quantum Internet
• Title（参考訳）: 量子インターネットのための階層的アーキテクチャと通信モデルの構築
• Authors: Binjie He, Dong Zhang, Seng W. Loke, Shengrui Lin, and Luke Lu
• Abstract要約: 分散アーキテクチャは、量子リピータまたは専用エンタングルメント源を平らな構造に利用して、絡み合いの準備と分配を行うことが可能なソリューションの1つである。 上記の問題を解決するために,階層型量子インターネットアーキテクチャと通信モデルを設計する。 その結果,階層アーキテクチャの絡み合い分布効率は,分散アーキテクチャの平均よりも11.5%高いことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.794668853824469
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The research of architecture has tremendous significance in realizing quantum Internet. Although there is not yet a standard quantum Internet architecture, the distributed architecture is one of the possible solutions, which utilizes quantum repeaters or dedicated entanglement sources in a flat structure for entanglement preparation & distribution. In this paper, we analyze the distributed architecture in detail and demonstrate that it has three limitations: 1) possible high maintenance overhead, 2) possible low-performance entanglement distribution, and 3) unable to support optimal entanglement routing. We design a hierarchical quantum Internet architecture and a communication model to solve the problems above. We also present a W-state Based Centralized Entanglement Preparation & Distribution (W-state Based CEPD) scheme and a Centralized Entanglement Routing (CER) algorithm within our hierarchical architecture and perform an experimental comparison with other entanglement preparation & distribution schemes and entanglement routing algorithms within the distributed architecture. The evaluation results show that the entanglement distribution efficiency of hierarchical architecture is 11.5% higher than that of distributed architecture on average (minimum 3.3%, maximum 37.3%), and the entanglement routing performance of hierarchical architecture is much better than that of a distributed architecture according to the fidelity and throughput.
• Abstract（参考訳）: アーキテクチャの研究は量子インターネットの実現において極めて重要である。 標準的な量子インターネットアーキテクチャはまだ存在しないが、分散アーキテクチャは量子リピータや専用の絡み合い源をフラットな構造に利用して、絡み合いの準備と分散を行うことが可能なソリューションの1つである。 本稿では,分散アーキテクチャを詳細に分析し,その限界が3つあることを示す。 1)高いメンテナンスオーバーヘッドの可能性。 2)低性能エンタングルメント分布の可能性,及び 3)最適な絡み合いルーティングをサポートできない。 上記の問題を解決するために,階層型量子インターネットアーキテクチャと通信モデルを設計する。 また,w-state based central entanglement preparation & distribution (w-state based cepd) スキームと集中的 entanglement routing (cer) アルゴリズムを階層アーキテクチャ内で提案し,分散アーキテクチャ内の他の entanglement preparation & distribution scheme と entanglement routing algorithm との比較実験を行った。 その結果、階層アーキテクチャの絡み合い分散効率は、平均で分散アーキテクチャの絡み合い分散効率よりも11.5%高く(最小3.3%、最大37.3%)、階層アーキテクチャの絡み合いルーティング性能は、忠実度とスループットに応じて分散アーキテクチャよりもはるかに優れていることがわかった。

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