Layering, the protocol organization principle underpinning the classical Internet, is ill-suited to the Quantum Internet, built around entanglement, which is non-local and stateful. This paper proposes a quantum-native organizational principle based on dynamic composition, which replaces static layering with a distributed orchestration fabric driven by the node local state and in-band control. Each node runs a Dynamic Kernel that i) constructs a local PoA of candidate steps to advance a service intent, and ii) executes the PoA by composing atomic micro-protocols into context-aware procedures (the meta-protocols). Quantum packets carry an in-band control-field (the meta-header) containing the service intent and an append-only list of action-commit records, termed as stamps. Successive nodes exploit this minimal, authoritative history to construct their local PoAs. As quantum packets progress, these local commits collectively induce a network-wide, direct acyclic graph that certifies end-to-end service fulfillment, without requiring global synchronization. In contrast to classical encapsulation, the proposed suite enforces order by certification: dependency-aware local scheduling decides what may run at a certain node, stamps certify what did run and constrain subsequent planning. By embedding procedural control within the quantum packet, the design ensures coherence and consistency between entanglement-state evolution and control-flow, preventing divergence between resource state ad protocol logic, while remaining MP-agnostic and implementation-decoupled. The resulting suite is modular, adaptable to entanglement dynamics, and scalable. It operates correctly with or without optional control-plane hints. Indeed, when present, hints can steer QoS policies, without changing semantics. We argue that dynamic composition is the organizing principle required for a truly quantum-native Internet.


翻译:分层作为支撑经典互联网的协议组织原则,并不适用于以非局域且具状态性的纠缠为核心的量子互联网。本文提出一种基于动态组合的量子原生组织原则,通过由节点本地状态和带内控制驱动的分布式编排架构替代静态分层。每个节点运行一个动态内核,其功能包括:i) 为推进服务意图构建候选步骤的本地可能性证明,ii) 通过将原子微协议组合成情境感知流程(元协议)来执行该证明。量子数据包携带包含服务意图及仅追加型操作提交记录列表(称为戳记)的带内控制字段(元头部)。后续节点利用此最小化权威历史记录构建各自的本地可能性证明。随着量子数据包在网络中传递,这些本地提交记录共同诱导形成网络范围的有向无环图,无需全局同步即可认证端到端服务完成状态。与经典封装机制不同,本方案通过认证机制实施执行顺序:依赖感知的本地调度决定节点可执行的操作,戳记则认证已执行操作并约束后续规划。通过将流程控制嵌入量子数据包,该设计确保了纠缠态演化与控制流之间的相干性与一致性,防止资源状态与协议逻辑的分歧,同时保持与具体微协议及实现方式的解耦。由此构建的协议套件具备模块化特性,能适应纠缠动力学变化,并具有可扩展性。无论是否存在可选控制平面提示信息,系统均可正确运行。当提示信息存在时,其可在不改变语义的前提下引导服务质量策略。我们论证表明,动态组合是构建真正量子原生互联网所必需的组织原则。

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