論文の概要: A Bi-Objective Routing Framework for Hybrid Terrestrial-Satellite Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19561v1
- Date: Thu, 17 Sep 2026 01:42:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.063594
- Title: A Bi-Objective Routing Framework for Hybrid Terrestrial-Satellite Quantum Networks
- Title（参考訳）: ハイブリッド地球-衛星量子ネットワークのための双方向ルーティングフレームワーク
- Abstract要約: 本稿では、エンドツーエンドのEGRと忠実度を協調的に最適化するハイブリッド量子ネットワークのための双方向ルーティングフレームワークを提案する。
以上の結果から,ハイブリッドネットワークは地上のみのネットワークよりもはるかにリッチなフロンティアを露出していることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1366669434962664
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hybrid terrestrial-satellite quantum networks combine terrestrial fiber infrastructure with free-space links to enable long-distance entanglement distribution. Entanglement can be routed over different combinations of terrestrial and satellite links, resulting in paths with different entanglement generation rates (EGRs) and fidelities. Existing routing algorithms, however, typically reduce routing to a single-objective problem by optimizing either EGR or fidelity, or by optimizing one while constraining the other, and thus do not explicitly capture the trade-off between the two. In this paper, we present a bi-objective routing framework for hybrid quantum networks that jointly optimizes end-to-end EGR and fidelity. We formulate routing as a Pareto optimization problem and show that it possesses a special mathematical structure: the bottleneck nature of end-to-end EGR and the multiplicative nature of end-to-end fidelity allow the problem to be transformed into a MAXMIN-MINSUM bi-criterion path problem. This transformation enables the exact polynomial-time computation of a minimal complete Pareto set using Martins' bicriterion routing algorithm. Our results demonstrate that hybrid networks expose substantially richer Pareto frontiers than terrestrial-only networks and that the proposed framework outperforms representative single-objective routing policies by allowing applications to select paths based on their EGR and fidelity requirements.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド地上衛星量子ネットワークは、地上繊維のインフラと自由空間のリンクを組み合わせることで、長距離の絡み合い分布を可能にする。
絡み合いは、地上リンクと衛星リンクの異なる組み合わせにまたがることができ、その結果、絡み合いの発生速度(EGR)とフィリティの異なる経路となる。
しかし、既存のルーティングアルゴリズムは、通常、EGRまたは忠実度を最適化したり、もう一方を制約しながら最適化することで、単一目的の問題へのルーティングを減らし、2つの間のトレードオフを明示的に捉えない。
本稿では、エンドツーエンドのEGRと忠実度を協調的に最適化するハイブリッド量子ネットワークのための双方向ルーティングフレームワークを提案する。
本稿では、パレート最適化問題としてルーティングを定式化し、このアルゴリズムが特別な数学的構造を持つことを示す: エンドツーエンドEGRのボトルネック特性と、エンドツーエンドの忠実性の乗法的性質により、問題をMAXMIN-MINSUM双基準パス問題に変換できる。
この変換により、最小完全パレート集合の正確な多項式時間計算がMartinsのbicriterion routingアルゴリズムを用いて可能である。
その結果,ハイブリッドネットワークは地上のみのネットワークよりもパレートフロンティアがかなりリッチであることを示し,提案フレームワークは,アプリケーションに対してEGRや忠実度要件に基づいて経路を選択することによって,一目的的なルーティングポリシよりも優れていた。
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