论量子网络的二分纠缠容量
量子物理
2024-05-21 v2 网络与互联网体系结构
摘要
我们考虑在由具有非确定性纠缠交换能力的设备组成的量子网络中，向一对节点进行多路径纠缠分发的问题。多路径纠缠分发使网络能够跨任意数量的具有预建立链路级纠缠的可用路径建立端到端纠缠链路。另一方面，概率性纠缠交换限制了节点间共享的纠缠量；当由于架构和其他实际约束，交换必须在时间上彼此接近地执行时，这种情况尤为明显。我们将关注点限制于网络中仅生成二分纠缠态的情况，将该问题表述为两个希望通信的量子端节点之间广义流最大化的一个实例。我们提出了一个混合整数二次约束规划(MIQCP)来求解任意拓扑网络的该流问题。然后，我们通过求解由概率性纠缠链路存在与缺失生成的所有可能网络状态的流问题，并随后对所有网络状态容量取平均，计算出总体网络容量，其定义为每时间单位分发给用户的最大EPR态数目。该MIQCP也可应用于具有复用链路的网络。尽管我们计算总体网络容量的方法具有总状态数随链路复用能力指数增长的不良特性，但它仍给出了一个精确解，可作为易于实现但非最优的纠缠路由算法吞吐性能的上界比较基准。我们将我们的容量计算方法应用于多个网络，包括一个基于SURFnet(荷兰用于研究目的的骨干网)的拓扑。
引用
@article{arxiv.2307.04477,
title = {On the Bipartite Entanglement Capacity of Quantum Networks},
author = {Gayane Vardoyan and Emily van Milligen and Saikat Guha and Stephanie Wehner and Don Towsley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.04477},
year = {2024}
}