With the emergence of the Quantum Internet, the need for advanced quantum networking techniques has significantly risen. Various models of quantum repeaters have been presented, each delineating a unique strategy to ensure quantum communication over long distances. We focus on repeaters that employ entanglement generation and swapping. This revolves around establishing remote end-to-end entanglement through repeaters, a concept we denote as the "quantum-native" repeaters (also called "first-generation" repeaters in some literature). The challenges in routing with quantum-native repeaters arise from probabilistic entanglement generation and restricted coherence time. Current approaches use synchronized time slots to search for entanglement-swapping paths, resulting in inefficiencies. Here, we propose a new set of asynchronous routing protocols for quantum networks by incorporating the idea of maintaining a dynamic topology in a distributed manner, which has been extensively studied in classical routing for lossy networks, such as using a destination-oriented directed acyclic graph (DODAG) or a spanning tree. The protocols update the entanglement-link topology asynchronously, identify optimal entanglement-swapping paths, and preserve unused direct-link entanglements. Our results indicate that asynchronous protocols achieve a larger upper bound with an appropriate setting and significantly higher entanglement rate than existing synchronous approaches, and the rate increases with coherence time, suggesting that it will have a much more profound impact on quantum networks as technology advances.


翻译:随着量子互联网的兴起,先进量子组网技术的需求显著增长。不同类型的量子中继器模型已被提出,每种模型都阐述了确保长距离量子通信的独特策略。我们重点关注采用纠缠生成与交换技术的中继器。这类技术通过中继器建立远程端到端纠缠,我们将其定义为"量子原生"中继器(部分文献中也称为"第一代"中继器)。量子原生中继器路由面临的挑战源于概率性纠缠生成和有限的相干时间。现有方案采用同步时隙搜索纠缠交换路径,导致效率低下。本文提出一套新型异步路由协议,通过引入分布式动态拓扑维护机制(该机制已广泛应用于有损网络的传统路由中,例如采用面向目的地的有向无环图或生成树),为量子网络提供解决方案。该协议异步更新纠缠链路拓扑,识别最优纠缠交换路径,并保留未使用的直接链路纠缠。研究结果表明,在适当参数配置下,异步协议可实现更高的性能上界,其纠缠速率显著优于现有同步方案,且该速率随相干时间增长而提升,这表明随着技术进步,该方案将对量子网络产生更深远的影响。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年2月9日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Neural Architecture Search without Training
Arxiv
10+阅读 · 2021年6月11日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员