論文の概要: Quantum Circuit Switching with One-Way Repeaters in Star Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.19049v1
- Date: Wed, 29 May 2024 12:46:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-30 17:10:39.224184
- Title: Quantum Circuit Switching with One-Way Repeaters in Star Networks
- Title（参考訳）: スターネットワークにおけるワンウェイリピータを用いた量子回路スイッチング
- Authors: Álvaro G. Iñesta, Hyeongrak Choi, Dirk Englund, Stephanie Wehner,
- Abstract要約: 我々は、一方通行の量子ネットワークにおいて量子状態を分散するためのプロトコルとして量子回路スイッチングを解析する。
パケットが並列に分散された場合、リクエストはより高いレートで処理されるが、シーケンシャルな分散は、一般的により多くのユーザに対してサービスを同時に提供できる。
- 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: Distributing quantum states reliably among distant locations is a key challenge in the field of quantum networks. One-way quantum networks address this by using one-way communication and quantum error correction. Here, we analyze quantum circuit switching as a protocol to distribute quantum states in one-way quantum networks. In quantum circuit switching, pairs of users can request the delivery of multiple quantum states from one user to the other. After waiting for approval from the network, the states can be distributed either sequentially, forwarding one at a time along a path of quantum repeaters, or in parallel, sending batches of quantum states from repeater to repeater. Since repeaters can only forward a finite number of quantum states at a time, a pivotal question arises: is it advantageous to send them sequentially (allowing for multiple requests simultaneously) or in parallel (reducing processing time but handling only one request at a time)? We compare both approaches in a quantum network with a star topology. Using tools from queuing theory, we show that requests are met at a higher rate when packets are distributed in parallel, although sequential distribution can generally provide service to a larger number of users simultaneously. We also show that using a large number of quantum repeaters to combat channel losses limits the maximum distance between users, as each repeater introduces additional processing delays. These findings provide insight into the design of protocols for distributing quantum states in one-way quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 遠隔地間で確実に量子状態を供給することは、量子ネットワークの分野における重要な課題である。
ワンウェイ量子ネットワークは、一方通行通信と量子誤り訂正を用いてこの問題に対処する。
本稿では,一方通行の量子ネットワークにおいて量子状態を分散するためのプロトコルとして,量子回路スイッチングを解析する。
量子回路スイッチングでは、複数のユーザのペアが、あるユーザから別のユーザへの複数の量子状態の配信を要求できる。
ネットワークからの承認を待つと、状態はシーケンシャルに分散し、量子リピータの経路に沿って1回ずつ転送するか、あるいは並列に量子状態のバッチをリピータからリピータに送信することができる。
リピータは一度に有限数の量子状態しか転送できないため、重要な疑問が生じる: それらを順次(複数の要求を同時に行うことができる)、あるいは並列(処理時間を短縮するが、一度に1つの要求しか処理しない)に送信することは有利か?
量子ネットワークにおけるどちらのアプローチも恒星トポロジーと比較する。
キューイング理論のツールを用いて、パケットが並列に分散された場合、要求がより高い速度で満たされることを示すが、シーケンシャルな分散は、一般的により多くのユーザに対してサービスを同時に提供することができる。
また、多数の量子リピータを用いてチャネル損失と戦うことで、各リピータが追加の処理遅延を導入することにより、ユーザ間の最大距離が制限されることを示す。
これらの知見は、一方通行の量子ネットワークに量子状態を分散するためのプロトコルの設計に関する洞察を与える。
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