論文の概要: Quantum Internet Architecture: unlocking Quantum-Native Routing via Quantum Addressing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.19655v1
- Date: Fri, 25 Jul 2025 20:01:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-29 16:23:55.880937
- Title: Quantum Internet Architecture: unlocking Quantum-Native Routing via Quantum Addressing
- Title（参考訳）: 量子インターネットアーキテクチャ:量子アドレスによる量子ネイティブルーティングのアンロック
- Authors: Marcello Caleffi, Angela Sara Cacciapuoti,
- Abstract要約: 量子インターネットは、量子絡み合いの分散と操作が主な目的であるため、ネットワーク設計の根本的な変化を導入している。
本稿では,エンタングルメント定義コントローラの概念を中心にした,新しい階層型量子インターネットアーキテクチャを提案する。
また、スケーラブルでコンパクトなルーティングテーブルを示す量子ネイティブルーティングプロトコルを設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.394633341978006
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The Quantum Internet introduces a fundamental shift in the network design, since its key objective is the distribution and manipulation of quantum entanglement, rather than the transmission of classical information. This shift breaks key classical Internet design principles, such as the end-to-end argument, due to the inherently stateful and non-local nature of entangled states that require coordinated in-network operations. Consequently, in this paper we propose a novel hierarchical Quantum Internet architecture centered around the concept of entanglement-defined controller, enabling scalable and efficient management of the aforementioned in-network operations. However, architecture alone is insufficient for network scalability, which requires a quantum-native control plane that fundamentally rethinks addressing and routing. Consequently, we propose a quantum addressing scheme that embraces the principles and quantum phenomena within the node identifiers. Built upon this addressing scheme, we also design a quantum-native routing protocol that exhibits scalable and compact routing tables, by efficiently operating over entanglement-aware topologies. Finally, we design a quantum address splitting functionality based on Schr\"odinger's oracles that generalizes classical match-and-forward logic to the quantum domain. Together, these contributions demonstrate, for the first time, the key advantages of quantum-by-design network functioning.
- Abstract（参考訳）: 量子インターネットは、古典的な情報の伝達よりも量子絡み合いの分散と操作が主な目的であるため、ネットワーク設計の根本的な変化を導入している。
このシフトは、ネットワーク内の協調操作を必要とする絡み合った状態の本質的にステートフルで非ローカルな性質のため、エンドツーエンドの議論のような古典的なインターネット設計の原則を破る。
そこで本稿では,ネットワーク内操作のスケーラブルかつ効率的な管理を可能にする,絡み合い定義型コントローラの概念を中心にした,新しい階層型量子インターネットアーキテクチャを提案する。
しかし、アーキテクチャだけではネットワークスケーラビリティには不十分であり、アドレス処理とルーティングを根本的に再考する量子ネイティブ制御プレーンが必要である。
そこで本研究では,ノード識別子の原理と量子現象を取り入れた量子アドレッシング方式を提案する。
このアドレッシングスキームを基盤とした量子ネイティブなルーティングプロトコルも設計し、エンタングルメント対応トポロジを効率的に操作することで、スケーラブルでコンパクトなルーティングテーブルを表示する。
最後に、古典的なマッチ・アンド・フォワード論理を量子領域に一般化するSchr\"odinger's oraclesに基づく量子アドレス分割機能を設計する。
これらの貢献によって、初めて量子・バイ・デザイン・ネットワーク機能の重要な利点が示された。
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