論文の概要: RADAR-Q: Resource-Aware Distributed Asynchronous Routing for Entanglement Distribution in Multi-Tenant Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27570v1
- Date: Sun, 29 Mar 2026 08:10:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-31 23:18:45.030148
- Title: RADAR-Q: Resource-Aware Distributed Asynchronous Routing for Entanglement Distribution in Multi-Tenant Quantum Networks
- Title（参考訳）: RADAR-Q:マルチテナント量子ネットワークにおける絡み合い分布のためのリソース対応分散非同期ルーティング
- Authors: Chenliang Tian, Zebo Yang, Raj Jain, Ramana Kompella, Reza Nejabati, Eneet Kaur, Aiman Erbad, Mohamed Abdallah, Mounir Hamdi,
- Abstract要約: 量子ネットワークは同時に絡み合うリクエストをサポートする必要があるが、既存のルーティングプロトコルはユーザーが共有リピータリソースと競合する際に失敗する。
本稿では、リアルタイムリソース競合を経路選択に埋め込んだリソース対応分散ルーティングプロトコルRADAR-Qを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.815937275904467
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Scalable quantum networks must support concurrent entanglement requests, yet existing routing protocols fail when users compete for shared repeater resources, wasting fragile quantum states. This paper presents RADAR-Q, a resource-aware decentralized routing protocol embedding real-time resource contention into path selection. Unlike prior designs requiring global coordination or central anchors, RADAR-Q makes intelligent local decisions balancing path length and fidelity, instantaneous quantum memory availability, and intermediate Bell-State Measurement (BSM) operations. By identifying the Nearest Common Ancestor (NCA) within a DODAG hierarchy, RADAR-Q localizes entanglement swapping close to communicating users - avoiding unnecessary central detours and reducing BSM chain length and decoherence exposure. We evaluate RADAR-Q on grid and random topologies against synchronous and root-centric asynchronous baselines. Results show RADAR-Q achieves aggregate throughputs 2.5x and 7.6x higher than synchronized and root-centric designs, respectively. While baselines suffer catastrophic fidelity collapse below the 0.5 threshold under high load, RADAR-Q consistently maintains end-to-end fidelity above 0.76, ensuring pairs remain usable. Furthermore, RADAR-Q exhibits near-perfect fairness (Jain's Fairness Index 96-98%) and retains over 50% of its ideal throughput under stringent 1.0 ms coherence times. These findings establish contention-aware decentralized routing as a scalable foundation for multi-tenant quantum networks.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルな量子ネットワークは、同時絡み合い要求をサポートする必要があるが、既存のルーティングプロトコルは、ユーザが共有リピータリソースと競合する際に失敗し、脆弱な量子状態を浪費する。
本稿では、リアルタイムリソース競合を経路選択に埋め込んだリソース対応分散ルーティングプロトコルRADAR-Qを提案する。
グローバルコーディネートや中央アンカーを必要とする以前の設計とは異なり、RADAR-Qは経路長と忠実さ、瞬時量子メモリ可用性、および中間ベル状態計測(BSM)演算のバランスをとるインテリジェントな局所決定を行う。
DODAG階層内でNearest Common Ancestor(NCA)を特定することで、RADAR-Qは通信ユーザに近い絡み合わせをローカライズする。
グリッドおよびランダムトポロジ上のRADAR-Qを同期およびルート中心の非同期ベースラインに対して評価する。
その結果、RADAR-Qは同期設計とルート中心設計の合計スループットを2.5倍と7.6倍に向上した。
ベースラインは0.5しきい値以下で破滅的なフィデリティが崩壊するが、RADAR-Qは0.76以上の終端フィデリティを一貫して維持し、ペアが使用可能であることを保証している。
さらに、RADAR-Qは、ほぼ完全な公正性(Jain's Fairness Index 96-98%)を示し、1.0msのコヒーレンス時間でその理想的なスループットの50%以上を保持する。
これらの知見は、マルチテナント量子ネットワークのスケーラブルな基盤として、競合を意識した分散ルーティングを確立する。
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