基于马尔可夫决策过程的近 term 量子网络协议设计与分析

量子互联网是量子信息科学研究的前沿之一。它将革新我们的通信与其他任务方式，并允许实现当前经典互联网无法完成的任务。量子互联网的骨干是全球分布的纠缠，以使得此类新颖应用能远距离执行。目前实验进展正致力于小规模实现量子网络，但为理解如何最优地分发纠缠，仍亟需大量理论工作，尤其需考虑近 term 量子技术的限制。本工作朝此目标迈出初步一步。我们基于马尔可夫决策过程（MDPs） laying out 了近 term 量子网络理论，并展示MDPs为建模近 term 量子网络协议提供了精确且系统的数学框架，且独立于具体实现平台。我们首先简化了先前工作中引入的基本链路MDP，并给出关于基本链路策略的新结果。特别地，我们证明众所周知的存储截断策略是最优的。然后我们展示基本链路MDP如何用于分析一种量子网络协议，其中我们等待所有基本链路激活后再创建端到端链路。接着我们提供MDP形式体系到两条基本链路的扩展，这有助于分析更复杂的量子网络协议。在此，作为新结果，我们推导了线性规划，给出关于端到端链路期望保真度与等待时间的最优稳态策略。