論文の概要: Routing and Spectrum Allocation in Broadband Quantum Entanglement Distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.08744v3
- Date: Mon, 30 Dec 2024 18:10:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-31 15:59:49.850295
- Title: Routing and Spectrum Allocation in Broadband Quantum Entanglement Distribution
- Title（参考訳）: 広帯域量子エンタングルメント分布におけるルーティングとスペクトルアロケーション
- Authors: Rohan Bali, Ashley N. Tittelbaugh, Shelbi L. Jenkins, Anuj Agrawal, Jerry Horgan, Marco Ruffini, Daniel C. Kilper, Boulat A. Bash,
- Abstract要約: 光ネットワーク上での量子絡み合いに対するリソース割り当てについて検討する。
このようなネットワーク上に束縛された光子対を分散するためのルーティングとスペクトル割り当て方式を開発した。
我々は,中央値のEPRペアレート,ジャイナ指数,計算資源を考慮した場合,最小値のEPRペアレートを達成するスペクトル割当手法が著しく低下することが判明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.404652389362312
- License:
- Abstract: We investigate resource allocation for quantum entanglement distribution over an optical network. We characterize and model a network architecture that employs a single broadband quasi-deterministic time-frequency heralded Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) pair source, and develop a routing and spectrum allocation scheme for distributing entangled photon pairs over such a network. As our setting allows separately solving the routing and spectrum allocation problems, we first find an optimal polynomial-time routing algorithm. We then employ max-min fairness criterion for spectrum allocation, which presents an NP-hard problem. Thus, we focus on approximately-optimal schemes. We compare their performance by evaluating the max-min and median number of EPR-pair rates assigned by them, and the associated Jain index. We identify two polynomial-time approximation algorithms that perform well, or better than others under these metrics. We also investigate scalability by analyzing how the network size and connectivity affect performance using Watts-Strogatz random graphs. We find that a spectrum allocation approach that achieves higher minimum EPR-pair rate can perform significantly worse when the median EPR-pair rate, Jain index, and computational resources are considered. Additionally, we evaluate the effect of the source node placement on the performance.
- Abstract（参考訳）: 光ネットワーク上での量子エンタングルメント分布のリソース割り当てについて検討する。
本研究では,EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)ペア・ソースを用いた1つのブロードバンド・準決定論的時間周波数階層を用いたネットワークアーキテクチャを特徴付け,モデル化し,そのようなネットワーク上に束縛された光子対を分配するためのルーティングとスペクトル割り当て手法を開発した。
我々の設定では、ルーティングとスペクトル割り当ての問題を別々に解けるので、まず最適な多項式時間ルーティングアルゴリズムを見つける。
次に、スペクトル割り当てに最大値のフェアネス基準を用い、NPハード問題を提示する。
そこで我々は,ほぼ最適のスキームに焦点をあてる。
本研究では,それらが割り当てられたEPRペアレートの最大値と中央値と,それに関連するジャイナ指数を評価することで,それらの性能を比較した。
2つの多項式時間近似アルゴリズムを同定する。
また、Watts-Strogatzランダムグラフを用いて、ネットワークサイズと接続性がパフォーマンスに与える影響を分析することにより、スケーラビリティについても検討する。
我々は,中央値のEPRペアレート,ジャイナ指数,計算資源を考慮した場合,最小値のEPRペアレートを達成するスペクトル割当手法が著しく低下することが判明した。
さらに,ソースノード配置が性能に及ぼす影響を評価する。
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