論文の概要: Fidelity-Guaranteed Entanglement Routing with Distributed Purification Planning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00246v1
- Date: Thu, 30 Apr 2026 21:27:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-04 17:43:28.763808
- Title: Fidelity-Guaranteed Entanglement Routing with Distributed Purification Planning
- Title（参考訳）: 分散浄化計画を用いた忠実度保証型絡み合いルーティング
- Authors: Anthony Gatti, Anoosha Fayyaz, Prashant Krishnamurthy, Kaushik P. Seshadreesan, Amy Babay,
- Abstract要約: 本稿では,Q-GUARDを提案する。Q-GUARDは,分散プロトコルモデル内で要求ごとの忠実度閾値を強制するオンライン絡み合いルーティングアルゴリズムである。
Q-GUARD-WSも導入しています。これはリンクごとのハードウェア品質推定値を利用して、ユークリッドホップに不均一に浄化作業を割り当てます。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1200323437006519
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Many quantum-network applications require end-to-end Bell pairs whose fidelity exceeds a request-specific threshold, but existing entanglement routing algorithms either optimize only throughput without regard for fidelity or enforce fidelity guarantees using centralized controllers with global link-state knowledge. We present Q-GUARD, an online entanglement routing algorithm that enforces per-request fidelity thresholds within a distributed protocol model in which nodes exchange link-state information only with their $k$-hop neighbors. After link outcomes are realized in each slot, Q-GUARD builds per-link purification cost tables from realized Bell pairs, allocates per-hop fidelity targets using a Werner-state equal-split rule, and selects between candidate path segments using a segment-local expected-goodput (EXG) metric that jointly accounts for swap success, purification overhead, and resource availability. We also introduce Q-GUARD-WS, an extension that exploits per-link hardware quality estimates to allocate purification effort non-uniformly across hops. On synthetic 100-node topologies with heterogeneous link fidelity and stochastic BBPSSW purification, Q-GUARD raises the qualified success rate from under 20\% to over 85\% on 4-hop paths and nearly doubles the qualified service radius in Euclidean distance relative to throughput-only and naive-purification baselines, while Q-GUARD-WS provides additional throughput gains under high hardware heterogeneity.
- Abstract（参考訳）: 多くの量子ネットワークアプリケーションは、要求固有のしきい値を超えているエンドツーエンドのベルペアを必要とするが、既存の絡み合ったルーティングアルゴリズムは、忠実さを考慮せずにスループットのみを最適化するか、グローバルなリンク状態の知識を持つ集中型コントローラを使用して、忠実さを保証する。
本稿ではQ-GUARDを提案する。Q-GUARDは、ノードがリンク状態情報を$k$-hopの隣人とのみ交換する分散プロトコルモデルにおいて、要求ごとの忠実度閾値を強制するオンライン絡み合いルーティングアルゴリズムである。
リンク結果が各スロットで実現された後、Q-GUARDは実効化したベルペアからリンクごとの浄化コストテーブルを構築し、Werner-state等分割ルールを用いてホップ毎のフィデリティターゲットを割り当て、スワップ成功、浄化オーバーヘッド、資源可用性を共同で説明するセグメントローカル予測出力(EXG)メトリックを使用して候補パスセグメントを選択する。
Q-GUARD-WSも導入しています。これは、リンクごとのハードウェア品質推定値を利用して、ホップ全体にわたって一様に浄化作業を割り当てます。
ヘテロジニアスリンクの忠実度と確率的BBPSSWの純度を持つ合成100ノードトポロジーにおいて、Q-GUARDは4ホップパスで20 %以下から85 %以上まで適度な成功率を高め、スループットのみとナイーブパーフィケーションベースラインに対してユークリッド距離の有資格なサービス半径をほぼ2倍にし、Q-GUARD-WSは高いハードウェアヘテロジニアリティの下でさらなるスループット向上を提供する。
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