The development of a future, global quantum communication network (or quantum internet) will enable high rate private communication and entanglement distribution over very long distances. However, the large-scale performance of ground-based quantum networks (which employ photons as information carriers through optical-fibres) is fundamentally limited by fibre quality and link length, with the latter being a primary design factor for practical network architectures. While these fundamental limits are well established for arbitrary network topologies, the question of how to best design global architectures remains open. In this work, we introduce a large-scale quantum network model called weakly-regular architectures. Such networks are capable of idealising network connectivity, provide freedom to capture a broad class of spatial topologies and remain analytically treatable. This allows us to investigate the effectiveness of large-scale networks with consistent connective properties, and unveil critical conditions under which end-to-end rates remain optimal. Furthermore, through a strict performance comparison of ideal, ground-based quantum networks with that of realistic satellite quantum communication protocols, we establish conditions for which satellites can be used to outperform fibre-based quantum infrastructure; {rigorously proving the efficacy of satellite-based technologies for global quantum communications.


翻译:未来全球量子通信网络(或量子互联网)的开发将使得私人通信和缠绕分布分布在非常长的距离上能够达到高率的私人通信和缠绕,然而,地面量子网络(利用光纤作为信息载体)的大规模性能受到纤维质量和连接长度的根本性限制,而后者是实用网络结构的主要设计因素。尽管这些基本限制对于任意的网络地形已经确立,但如何最佳设计全球结构的问题仍然开放。在这项工作中,我们引入了一个称为薄弱常规结构的大型量子网络模型。这种网络能够对网络连接进行理想化,提供自由捕捉到广泛的空间表层学,并仍然可进行分析处理。这使我们能够调查具有一致连接特性的大型网络的有效性,并揭示出终端到终端费率仍然最优的关键条件。此外,通过对理想的地面量子网络和现实的卫星量子通信协议进行严格的性能比较,我们为卫星能够用于超越光基的量子通信基础设施创造了条件。这种网络可以自由捕捉到广泛的空间量子基础设施,并且仍然可以自由地加以分析处理。这使我们能够调查具有一致连接特性的大规模证明卫星技术的效能。

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
专知会员服务
60+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
163+阅读 · 2020年3月18日
抢鲜看!13篇CVPR2020论文链接/开源代码/解读
专知会员服务
49+阅读 · 2020年2月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
149+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月20日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月19日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
24+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
12+阅读 · 2019年5月6日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员