可重构智能表面辅助的自由空间光量子网络中的纠缠分发
网络与互联网体系结构
2024-01-22 v1 量子物理
摘要
量子网络(QNs)依赖自由空间光(FSO)量子信道，可以在难以且昂贵地建立光纤基础设施的环境中支持量子应用。然而，基于FSO的QN需要用户之间清晰的视线(LoS)，由于阻塞和自然障碍，这具有挑战性。本文提出了一种可重构智能表面(RIS)辅助的基于FSO的QN，作为一种成本高效的框架，为用户之间的纠缠分发提供虚拟LoS。推导了量子态在FSO信道上经历的大气损耗、湍流和指向误差所导致的量子噪声和损耗的新颖建模。然后，在异构纠缠速率和保真度约束下，制定了纠缠分发和RIS放置的联合优化问题。该问题使用模拟退火元启发式算法求解。仿真结果表明，所提出的框架有效满足了所有用户量子应用的最小保真度要求。这与基线算法形成鲜明对比，基线算法导致用户端到端保真度至少下降83%。与基线速率最大化框架相比，所提出的框架在用户之间的公平性水平上实现了64%的提升。最后，观察到天气条件（例如雨）比指向误差和湍流具有更显著的影响。
引用
@article{arxiv.2401.10823,
title = {Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Assisted Entanglement Distribution in FSO Quantum Networks},
author = {Mahdi Chehimi and Mohamed Elhattab and Walid Saad and Gayane Vardoyan and Nitish K. Panigrahy and Chadi Assi and Don Towsley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10823},
year = {2024}
}
备注
13 pages, 7 figures, 1 table