中文

FENDI:面向量子互联网中高保真纠缠分发

网络与互联网体系结构 2023-10-25 v3 量子物理

摘要

量子网络在远程节点间分发量子纠缠,是安全通信、量子传感与分布式量子计算诸多应用的关键。本文探讨了多跳量子中继网络中纠缠分发吞吐量与质量之间的基本权衡。与现有旨在启发式最大化纠缠分发率(EDR)和/或纠缠保真度的工作不同,我们的目标是在满足任意一对量子节点间最大可达期望 EDR 上界约束的同时,刻画最大可达最坏情况保真度。该刻画将给出量子网络可达性能区域的基本界限,有助于量子网络拓扑、协议与应用的设计。然而,该任务高度非平凡,且如我们将证明的那样是 NP 难的。我们的主要贡献是一个完全多项式时间近似方案,在严格期望 EDR 约束下近似可达最坏情况保真度,其结合了最优保真度无关 EDR 最大化公式与最坏情况各向同性噪声模型。该 EDR 与保真度保证可由带量子存储器的后选择并存储协议实现。通过开发离散时间量子网络模拟器,我们开展仿真以展示网络被刻画的性能区域(近似帕累托前沿),并证明所设计协议可达该性能区域,而现有协议表现出显著差距。

关键词

引用

@article{arxiv.2301.08269,
  title  = {FENDI: Toward High-Fidelity Entanglement Distribution in the Quantum Internet},
  author = {Huayue Gu and Zhouyu Li and Ruozhou Yu and Xiaojian Wang and Fangtong Zhou and Jianqing Liu and Guoliang Xue},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08269},
  year   = {2023}
}

备注

Currently under review at IEEE/ACM Transactions on Networking