量子网络中的纠缠预分发

量子网络通信具有挑战性，因为量子 regime 下的不可克隆定理使得许多经典技术无法适用。对于长距离通信，唯一可行的方法是量子态隐形传态，其需要先分发量子比特的纠缠对（EPs）。由于底层物理过程成功概率低，在远程节点间建立EPs可能产生显著延迟。为降低EP生成延迟，已有工作研究了高效纠缠路由路径的选择以及同时使用多条此类路径生成EP。在本文中，我们提出并研究了一种降低EP生成延迟的互补技术——在特定（预先确定的）网络节点对上预分发EPs；这些预分发的EPs可在需要时用于为请求的对生成EPs，且生成延迟更低。为使此类预分发方法最为有效，我们需要解决一个优化问题：在给定成本约束下，选择应预分发EP的节点对，以最小化预期EP请求的生成延迟。在本文中，我们恰当表述了上述优化问题，并设计了两种高效算法，其中一种是基于某特例近似算法的贪心方法。通过在NetSquid模拟器上的广泛评估，我们证明了所提方法与开发技术的有效性；结果表明，我们开发的算法优于朴素方法多达一个数量级。