論文の概要: Quality of Service in aggregated quantum networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18846v2
- Date: Mon, 04 Aug 2025 06:01:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-05 20:32:48.552785
- Title: Quality of Service in aggregated quantum networks
- Title(参考訳): 集積量子ネットワークにおけるサービス品質
- Authors: Nicolò Lo Piparo, William J. Munro, Kae Nemoto,
- Abstract要約: 本稿では、QoS(Quality of Service)という古典的な概念をマルチパス量子リソース分布の文脈に拡張することにより、量子ネットワークルーティングのパフォーマンス指向のアプローチを提案する。
絡み合いの発生や量子メモリのコヒーレンスを独立に考慮する従来のモデルとは異なり、経路割り当て戦略、コヒーレンス時間制約、量子エラー補正(QEC)の相互作用について検討する。
本研究は, メモリ寿命とは独立して忠実度を最適化することはできず, QECは特定の条件下での性能を向上させることができるが, ネットワークトポロジやパス長の非対称性にもよる追加の制約が課されることを示した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Future quantum networks will enable the interconnection of multiple users distributed across vast geographic distances. Due to these large separations and limited physical resources, communication will often rely on multi-path routing strategies, where physical resources are distributed across channels of varying lengths and delivered to end users. Efficient long-distance quantum communication therefore requires optimizing the allocation of these resources across available paths. In this work, we introduce a performance-oriented approach to quantum network routing by extending the classical concept of Quality of Service (QoS) to the context of multi-path quantum resources distribution. Unlike prior models that consider entanglement generation or quantum memory coherence in isolation, we investigate the interplay between path assignment strategies, coherence time constraints, and quantum error correction (QEC), and how they jointly impact end-to-end communication fidelity. We analyze both unencoded and encoded transmissions over aggregated network paths, quantifying the effects of resource allocation on transmission success. Our findings show that fidelity cannot be optimized independently of memory lifetimes, and that while QEC can enhance performance under specific conditions, it also imposes additional constraints depending on network topology and path-length asymmetries. This work provides a foundation for developing QoS-aware quantum routing protocols that balance fidelity, throughput, and memory utilization -- key considerations for near-term quantum repeater networks.
- Abstract(参考訳): 将来の量子ネットワークは、広大な地理的距離に分散した複数のユーザの相互接続を可能にする。
このような大きな分離と限られた物理リソースのため、通信はしばしばマルチパスルーティング戦略に依存し、物理リソースは様々な長さのチャネルに分散され、エンドユーザに配信される。
したがって、効率的に長距離量子通信を行うには、利用可能な経路にまたがるリソースの割り当てを最適化する必要がある。
本研究では、QoS(Quality of Service)という古典的な概念をマルチパス量子リソース分布の文脈に拡張することで、量子ネットワークルーティングのパフォーマンス指向のアプローチを導入する。
絡み合いの発生や量子メモリのコヒーレンスを独立に考える従来のモデルとは異なり、経路割り当て戦略、コヒーレンス時間制約、量子エラー補正(QEC)の相互作用と、それらがエンドツーエンド通信の忠実性にどのように影響するかを考察する。
我々は、集約されたネットワークパス上での未符号化および符号化の両方の送信を分析し、送信成功に対するリソース割り当ての影響を定量化する。
また,QECは特定の条件下での性能を向上させることができるが,ネットワークトポロジやパス長の非対称性にもよる制約を課している。
この研究はQoS対応の量子ルーティングプロトコルを開発する基盤を提供する。これは、短期的な量子リピータネットワークに対する重要な考慮事項であるフィリティ、スループット、メモリ利用のバランスをとる。
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