2022
DOI: 10.1109/tcomm.2022.3200115
|View full text |Cite
|
Sign up to set email alerts
|

Fidelity-Guaranteed Entanglement Routing in Quantum Networks

Help me understand this report

Search citation statements

Order By: Relevance

Paper Sections

Select...
2
1
1

Citation Types

0
7
0
1

Year Published

2023
2023
2024
2024

Publication Types

Select...
6
1

Relationship

0
7

Authors

Journals

citations
Cited by 40 publications
(8 citation statements)
references
References 40 publications
0
7
0
1
Order By: Relevance
“…In [35] the authors considers links with purification and a minimum constraint on the end-to-end fidelity but it does not look at the problem as a multi-objective optimization problem and therefore the found paths are sub-optimal in respect to the bi-dimensional framing of the problem.…”
Section: A Quantum Networkmentioning
confidence: 99%
See 1 more Smart Citation
“…In [35] the authors considers links with purification and a minimum constraint on the end-to-end fidelity but it does not look at the problem as a multi-objective optimization problem and therefore the found paths are sub-optimal in respect to the bi-dimensional framing of the problem.…”
Section: A Quantum Networkmentioning
confidence: 99%
“…One may look at the network models as being an advance generation model (where entanglement pre-exists before routing takes place) and on-demand generation model (where entanglement is created after routing) [35], [36]. In this work we deal with an advance generation model, where there is a decoupling between the physical layer and the network layer that makes the routing decision, based on the information it has about the link layer.…”
Section: A Quantum Networkmentioning
confidence: 99%
“…3) Entangled Pairs: The exchange of information between two quantum nodes can be achieved through entanglement swapping of entangled pairs [9], which are pairs of qubits that are quantum-mechanically linked, such that the state of one (regardless of the distance separating them) instantaneously influences the state of the other. When entanglement connections span long distances, the fidelity of entangled pairs may degrade due to imperfect measurements on quantum repeaters during entanglement swapping operations.…”
Section: Quantum Resourcesmentioning
confidence: 99%
“…Therefore, the total number of qubits required would be 2n-k+1 qubits. In the experiment, each computing node executes the quantum autoencoders to compress information from [6,9] qubits to [3,5] qubits. In the networks, the number of mobile nodes is set to 10, the number of edge nodes is set to 5, and there is one cloud node.…”
Section: Use Case: Multi-agent Reinforcement Learning-based Resource ...mentioning
confidence: 99%
“…量子网络堆栈 与经典通信网络类似,量子网络堆栈是从量子 网络底层物理实现中抽象出来的分层模型,每层通 过特定的量子网络协议提供一些通信功能 [111] 。通过 设计量子网络堆栈,可以进一步完善量子网络的架 构,并为量子网络的建立制定标准。目前学者们提 出了基于链式网络结构 [112~115] 、集群的主从式量子网 络结构 [116] 和针对图态网络 [117] 的网络协议堆栈。量子 经典度量 [118] 。 2. 量子网络协议 量子网络协议用于实现网络运行各个阶段的功 能,是保证网络正常运行和数据传输安全、可靠的 基础。目前对量子网络协议的研究集中于网络路由 协议,包括纠缠路由协议与密钥路由协议。纠缠路 由协议在网络上选择一条建立远程纠缠的最优路 径,常用度量标准有纠缠生成时间 [119] 、纠缠保真 度 [120] 、端到端纠缠率 [121,122] 、纠缠生成率 [123~125] 、网络 吞吐量 [126~128] 等。密钥路由协议通过选择合适的路径 来实现 QKD 网络量子节点的负载均衡,对其研究多 通过改进经典路由协议以适应 QKD 网络。例如 , DARPA QKD 网络使用开放最短路径优先(OSPF) 协议作为密钥路由协议 [7,129] ,欧洲 SECOQC 网络使 用 升 级 版 的 OSPF-v2 协 议 [130] 等 。 也 有 学 者 针 对 QKD 网络特性,以传输跳数 [131] 、剩余密钥量 [132] 等 为路由度量标准来设计密钥路由协议。除网络路由 协议之外,还有图态网络配置协议 [133] 、量子数据平 面协议 [134] 等。这些协议与特定量子网络堆栈相关, 实现网络堆栈定义的具体功能。如图态网络配置协 议位于 Pirker 等人提出的量子网络堆栈的链路层 , 用于在网络运行时分发量子态和生成目标图态。 与经典网络相比,量子网络中的路由协议更为 复杂。如何综合考虑各种因素,构造合适的路由度 量标准是设计量子网络路由协议的难点之一 [135] 。针 对纠缠路由协议,其路由度量不仅必须根据路径长 度、成本和吞吐量计算路径,而且还必须考虑所需 的端到端保真度。此外,更高保真度的纠缠链路需 要更多的时间来产生,这在确定路由度量标准时也 必须考虑到。对于密钥路由协议,还需考虑剩余密 钥数量、密钥生成速率、路由安全性等因素。量子 网络协议的设计也需要考虑退相干的影响,满足量 子网络的高同步与低时延要求。此外,目前量子网 络的研究基于单一硬件平台的同构网络 [134] 。然而, 未来的量子网络将不可避免地包括各种各样的物理 平台,导致量子节点和链路的退相干和量子态保真 度等参数存在差异,需要做更多的工作来了解混合 量子网络中量子网络协议的性能。 (四)量子网络系统物理硬件技术 1. 量子存储器 量子存储器是一种能够按照需要进行存储和读 出量子态的物理设备,在量子网络中扮演着非常重 要的角色。量子存储器的研究目标是要达到长存储 时间、高保真度、高存取效率、大存储带宽、多模 容量以及可以按需读出的实用化标准 [136] 。目前,量 子存储器已经在多个体系中实现,包括原子体系 (冷原子 [137] 与室温原子 [138] ) 、固态体系(金刚石 NV 色心 [139] 和稀土掺杂晶体 [61,140,141] ) 、单量子系统(单 原子 [142] 和单离子 [143] )等。所采用的量子存储协议 包括电磁诱导透明协议 [144] 、原子频率梳协议 [145] 、 光子回波协议 [146] 等。 近年来,量子存储器在各项性能指标上均有所 突破,例如,基于冷原子的存储器的存储效率最高 可达到 90.6% [137] ;基于稀土掺杂晶体的量子存储器 的存储时间已超 1 h [140] ,存储模式最高可达 1650…”
unclassified