Inspired by quantum switches, we consider a discrete-time multi-way matching system with two classes of arrivals: requests for entangled pair of qubits between two nodes, and qubits from each node that can be used to serve the requests. An important feature of this model is that qubits decohere and so abandon over time. In contrast to classical server-based queueing models, the combination of queueing, server-less multi-way matching, and abandonment make the analysis a challenging problem. The primary focus of this paper is to study a simple system consisting of two types of requests and three types of qubits operating under a Max-Weight policy. In this setting, we characterize the stability region under the Max-Weight policy by adopting a two-time scale fluid limit to get a handle on the abandonments. In particular, we show that Max-Weight is throughput optimal and that it can achieve throughputs larger than the ones that can be achieved by non-idling policies when the requests are infinitely backlogged. Moreover, despite the use of the Max-Weight policy, we show that there can be a counter-intuitive behavior in the system: the longest requests queue can have a positive drift for some time even if the overall system is stable.


翻译:在量子开关的启发下,我们把一个离散时间的多路匹配系统与两类到达者相匹配:在两个节点和每个节点中可以用于满足请求的Qqbit的要求,以及每个节点的qubit的要求。这个模型的一个重要特征是qubts decothere, 并且随着时间的推移而放弃。与传统的基于服务器的排队模式相比,排队、服务器无服务器的多路匹配和放弃的组合使得分析成为一个具有挑战性的问题。本文件的首要重点是研究一个简单系统,由两种类型的请求和三种qqubts组成,在最大维ight政策下运行。在这个环境中,我们通过对最大维特政策下的稳定区域进行描述,采用两个尺度的流体流来控制放弃。特别是,我们证明Max-Weight是最理想的,而且当请求被无限积压时,它能够实现比非调整政策所能实现的更大的吞吐量。此外,尽管使用了Max-Weight 政策,但是如果我们使用Max-Weight 政策,我们也可以显示整个递制中的一种最稳定的递制,我们可以显示一个最稳定的递进式。

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