基于最大权重值纠缠分发的量子无线多跳网络路由协议研究

作     者：聂敏 雷鹏 杨光 张美玲 孙爱晶 裴昌幸 NIE Min;LEI Peng;YANG Guang;ZHANG Mei-ling;SUN Ai-jing;PEI Chang-xing

作者机构：西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西北工业大学电子信息学院西安710072 西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安710071 

出 版 物：《量子光学学报》 (Journal of Quantum Optics)

年 卷 期：2019年第25卷第1期

页      面：22-35页

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 070201[理学-理论物理] 081001[工学-通信与信息系统] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61172071) 陕西省国际科技合作与交流计划项目(2015KW-013) 陕西省教育厅科研计划项目(16JK1711) 

主　　题：通信技术 量子无线通信 并行纠缠交换 量子隐形传态 无线多跳网 

摘      要：针对量子节点间建立链路所消耗纠缠资源的差异,使用权重数值来量化现实环境对各个量子节点的影响,并根据权值确定纠缠粒子的分发。在此基础上提出一种针对量子无线多跳网络的路由协议,该协议以纠缠利用率作为路由度量条件,通过基于最大权重值的纠缠粒子分发方式和并行纠缠交换建立量子信道,实现量子态的传输。仿真分析表明,使用该路由协议可以精确找出网络中符合度量条件的量子链路,同时该路由协议中使用并行纠缠交换的交换方式降低了量子态传输的时延,在节点数为15时,并行交换比串行交换的平均时延降低了50%,而且随着链路中节点数的增加,两者的时延差异将会越来越大。为方便分析各仿真节点的权重值均设置为1至15的随机整数,通过对5节点的链路进行多次仿真发现使用基于最大权重值纠缠粒子分发方式能够传送的量子态的平均个数为14,基于串行的分发方式能够传送的量子态的平均个数为7。