論文の概要: Decoherence-Aware Entangling and Swapping Strategy Optimization for Entanglement Routing in Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14912v1
• Date: Thu, 16 Oct 2025 17:29:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.976588
• Title: Decoherence-Aware Entangling and Swapping Strategy Optimization for Entanglement Routing in Quantum Networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける絡み合いルーティングのためのデコヒーレンス・アウェア・エンタングリングとスワッピング戦略最適化
• Authors: Shao-Min Huang, Cheng-Yang Cheng, Ming-Huang Chien, Jian-Jhih Kuo, Chih-Yu Wang,
• Abstract要約: 量子テレポーテーションは、エンドツーエンドの量子絡み合ったペアを通じて高いセキュリティ通信を可能にする。 環境干渉のため、絡み合ったペアは時間とともに脱結し、忠実度は低い。 本稿では,タイムスロットがプロセスのみに対応可能な,短時間のタイムスロットプロトコルを提案する。 従来のロングタイムスロットプロトコルよりも、エンタングとスワップのプロセスのフレキシブルなアレンジメントがある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.8485662038187
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum teleportation enables high-security communications through end-to-end quantum entangled pairs. End-to-end entangled pairs are created by using swapping processes to consume short entangled pairs and generate long pairs. However, due to environmental interference, entangled pairs decohere over time, resulting in low fidelity. Thus, generating entangled pairs at the right time is crucial. Moreover, the swapping process also causes additional fidelity loss. To this end, this paper presents a short time slot protocol, where a time slot can only accommodate a process. It has a more flexible arrangement of entangling and swapping processes than the traditional long time slot protocol. It raises a new optimization problem TETRIS for finding strategies of entangling and swapping for each request to maximize the fidelity sum of all accepted requests. To solve the TETRIS, we design two novel algorithms with different optimization techniques. Finally, the simulation results manifest that our algorithms can outperform the existing methods by up to 60 ~ 78% in general, and by 20 ~ 75% even under low entangling probabilities.
• Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションは、エンドツーエンドの量子絡み合ったペアを通じて高いセキュリティ通信を可能にする。 ショートアンタングルペアを消費し、長いペアを生成するためにスワッピングプロセスを使用することで、エンドツーエンドのアンタングルペアを生成する。 しかし、環境干渉のため、絡み合ったペアは時間とともに脱結し、忠実度は低い。 したがって、適切なタイミングで絡み合ったペアを生成することが重要である。 さらに、スワッピングプロセスは、さらなる忠実度損失を引き起こす。 そこで本稿では,タイムスロットがプロセスのみに対応可能な,短時間のタイムスロットプロトコルを提案する。 従来のロングタイムスロットプロトコルよりも、エンタングとスワップのプロセスのフレキシブルなアレンジメントがある。 これは、全ての受信された要求の忠実度を最大化するために、各要求の絡み合いと交換の戦略を見つけるための、新しい最適化問題であるTETRISを提起する。 TETRISを解くために,最適化手法の異なる2つの新しいアルゴリズムを設計する。 最後に, シミュレーションの結果から, 従来の手法を最大60～78%, 低エンタングリング確率下でも20～75%の高速化が可能であることがわかった。

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