論文の概要: Efficient routing and spectrum allocation in arbitrary flex-grid entanglement networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15465v1
• Date: Thu, 16 Jul 2026 21:20:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-20 17:56:52.708495
• Title: Efficient routing and spectrum allocation in arbitrary flex-grid entanglement networks
• Title（参考訳）: 任意の屈曲格子交絡ネットワークにおける効率的なルーティングとスペクトル割り当て
• Authors: Zachary Goisman, Matthew L. Stevens, Maxwell Goisman, Taman Truong, Gayane Vardoyan, Don Towsley, Nicholas A. Peters, Nageswara S. V. Rao, Guoliang Xue, Joseph M. Lukens,
• Abstract要約: 量子ネットワークにおけるユーザ間周波数割り当てを効率的に行うための3段階パイプラインを提案する。 本稿では,この手法を,代表リングネットワークとマンハッタンの既存のローカル交換キャリアトポロジで数値的に示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.448612804302783
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As practical quantum networks approach large-scale deployment, the need for efficient user-to-user frequency allocation is increasing, yet current approaches only provide partial solutions to the routing and spectrum allocation problem for an arbitrary quantum network. We address this challenge for repeater-less flex-grid quantum networks based on hyperentangled photons using an efficient three-stage pipeline combining leading tools in classical networking with recent advances in numerical optimization. First, double instantiations of Yen's algorithm obtain low-loss route candidates between each pair of users and the entanglement sources. Second, the advanced process optimizer (APOPT) obtains frequency channel allocations that maximize distribution rates under fidelity constraints. Finally, the constraint programming solver using satisfiability methods (CP-SAT) assigns specific frequency bins to each link, ensuring that there is no contention between frequencies from different sources. We numerically demonstrate this approach on a representative ring network and a Manhattan incumbent local exchange carrier topology, realizing significant improvements over prior genetic algorithm approaches in speed, accuracy, and scalability. Overall, this pipeline provides an efficient heuristic workflow for optimizing broadband entanglement distribution, applicable to arbitrarily connected quantum networks integrated within the existing lightwave infrastructure.
• Abstract（参考訳）: 実用的な量子ネットワークが大規模展開に近づくにつれ、効率的なユーザ間周波数割り当ての必要性が高まっているが、現在のアプローチは任意の量子ネットワークに対するルーティングとスペクトル割り当ての問題に対する部分解のみを提供する。 本稿では,古典的ネットワークにおける先進的なツールと近年の数値最適化の進歩を組み合わせた3段階の効率的なパイプラインを用いて,超絡み合った光子をベースとしたリピータレスフレキシブルグリッド量子ネットワークの課題に対処する。 まず、Yenのアルゴリズムの2つのインスタンス化により、各ユーザと絡み合うソース間の低損失経路候補が得られる。 第二に、アドバンストプロセスオプティマイザ(APOPT)は、フィデリティ制約下での分配速度を最大化する周波数チャネルアロケーションを得る。 最後に、CP-SATを用いた制約プログラミング解法は、各リンクに特定の周波数ビンを割り当て、異なるソースからの周波数間で競合がないことを保証する。 提案手法を代表リングネットワークとマンハッタンの既存のローカル交換キャリアトポロジで数値的に実証し,従来の遺伝的アルゴリズムによる速度,精度,拡張性に対する大幅な改善を実現した。 全体として、このパイプラインは、既存の光波インフラに組み込まれた任意に接続された量子ネットワークに適用可能な、ブロードバンドの絡み合い分布を最適化するための効率的なヒューリスティックなワークフローを提供する。

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