量子域中的数字交换

在本文中，我们提出一种架构与实现算法，使得数字数据可在量子域中进行交换。首先我们定义连接有向图，其可用于描述给定时刻交换机的行为，然后我们展示如何使用基本量子门实现连接有向图。所提出的机制支持单播与多播，并且是严格无阻塞的。它可应用于执行电路交换或分组交换。与传统空域或时域交换机相比，所提出的交换机制更具可扩展性。假设一个 n×n 量子交换机，空间消耗线性增长，即 O(n)，而时间复杂度对于单播为 O(1)，对于多播为 O(log n)。基于这些优势，可通过增加 I/O 端口数量来简单构建高吞吐量的交换设备。