論文の概要: Dynamic RIS-Assisted THz Quantum Networks: Joint Optimization of Entanglement Generation and Fidelity under Channel Impairments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.23610v1
• Date: Thu, 25 Sep 2025 19:46:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 05:35:45.97283
• Title: Dynamic RIS-Assisted THz Quantum Networks: Joint Optimization of Entanglement Generation and Fidelity under Channel Impairments
• Title（参考訳）: 動的RIS支援THz量子ネットワーク:チャネル障害下での絡み合い生成と忠実度の共同最適化
• Authors: Shakil Ahmed,
• Abstract要約: テラヘルツ(THz)無線リンクがサポートする量子ネットワーク(QN)は、ファイバベースインフラの代替となる。 THzチャネルにおける信号減衰、分子吸収、および激しい伝搬損失は、信頼性の高い量子状態伝達と絡み合い分布に重大な課題をもたらす。 本稿では、アクティブモードとパッシブモードを切り替えることのできる適応RIS要素を利用する動的再構成可能なインテリジェントサーフェス(RIS)支援無線QNアーキテクチャを提案する。
• 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: Quantum networks (QNs) supported by terahertz (THz) wireless links present a transformative alternative to fiber-based infrastructures, particularly in mobile and infrastructure-scarce environments. However, signal attenuation, molecular absorption, and severe propagation losses in THz channels pose significant challenges to reliable quantum state transmission and entanglement distribution. To overcome these limitations, we propose a dynamic reconfigurable intelligent surface (RIS)-assisted wireless QN architecture that leverages adaptive RIS elements capable of switching between active and passive modes based on the incident signal-to-noise ratio (SNR). These dynamic RIS elements enhance beamforming control over amplitude and phase, enabling robust redirection and compensation for THz-specific impairments. We develop a detailed analytical model that incorporates key physical layer phenomena in THz quantum links, including path loss, fading, thermal noise, and alignment variations. A secure optimization framework is formulated to jointly determine RIS placement and entanglement generation rate (EGR) allocation, while satisfying fidelity, security, and fairness constraints under diverse quality of service (QoS) demands. The model also includes an exploration of side-channel vulnerabilities arising from dynamic RIS switching patterns. Simulation results demonstrate that the proposed architecture yields up to 87\% fidelity enhancement and 65\% fairness improvement compared to static RIS baselines, while maintaining robustness under realistic THz channel conditions. These results underscore the promise of dynamic RIS technology in enabling scalable and adaptive quantum communications over wireless THz links.
• Abstract（参考訳）: テラヘルツ(THz)無線リンクがサポートする量子ネットワーク(QN)は、特にモバイルやインフラの環境において、ファイバベースのインフラの代替となる。 しかし、THzチャネルにおける信号減衰、分子吸収、および激しい伝搬損失は、信頼性の高い量子状態伝達と絡み合い分布に重大な課題をもたらす。 これらの制限を克服するために、入射信号-雑音比(SNR)に基づいて能動モードと受動モードを切り替えることができる適応RIS要素を活用する、動的再構成可能なインテリジェントサーフェス(RIS)支援無線QNアーキテクチャを提案する。 これらの動的RIS要素は振幅と位相のビームフォーミング制御を強化し、THz特有の障害に対する堅牢なリダイレクトと補償を可能にする。 我々は,THz量子リンクに物理層現象を組み込んだ詳細な解析モデルを構築し,パス損失,フェージング,サーマルノイズ,アライメント変動について検討した。 セキュアな最適化フレームワークは、多種多様なサービス品質(QoS)要求下での忠実さ、セキュリティ、公正性の制約を満たすとともに、RIS配置と絡み合い発生率(EGR)割り当てを共同で決定する。 このモデルには、動的RISスイッチングパターンから生じるサイドチャネル脆弱性の調査も含まれている。 シミュレーションの結果,提案手法は, 現実的なTHzチャネル条件下ではロバスト性を維持しつつ, 静的RISベースラインに比べて最大87 %の忠実度向上と65 %の公正性向上を実現していることがわかった。 これらの結果は、無線THzリンク上でスケーラブルで適応的な量子通信を可能にするために、動的RIS技術の約束を裏付けるものである。

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