The quantum internet is one of the frontiers of quantum information science research. It will revolutionize the way we communicate and do other tasks, and it will allow for tasks that are not possible using the current, classical internet. The backbone of a quantum internet is entanglement distributed globally in order to allow for such novel applications to be performed over long distances. Experimental progress is currently being made to realize quantum networks on a small scale, but much theoretical work is still needed in order to understand how best to distribute entanglement, especially with the limitations of near-term quantum technologies taken into account. This work provides an initial step towards this goal. In this work, we lay out a theory of near-term quantum networks based on Markov decision processes (MDPs), and we show that MDPs provide a precise and systematic mathematical framework to model protocols for near-term quantum networks that is agnostic to the specific implementation platform. We start by simplifying the MDP for elementary links introduced in prior work, and by providing new results on policies for elementary links in the steady-state (infinite-time) limit. In particular, we show that the well-known memory-cutoff policy is optimal in the steady-state limit. Then we show how the elementary link MDP can be used to analyze a quantum network protocol in which we wait for all elementary links to be active before creating end-to-end links. We then provide an extension of the MDP formalism to two elementary links, which is useful for analyzing more sophisticated quantum network protocols. Here, as new results, we derive linear programming relaxations that allow us to obtain optimal steady-state policies with respect to the expected fidelity and waiting time of the end-to-end link.


翻译:量子互联网是量子信息科学研究的前沿领域之一。 它将使我们交流和完成其它任务的方式发生革命性的变化, 它将允许使用当前古典互联网完成不可能的任务。 量子互联网的主干线分布在全球范围, 以便让这些新应用程序能够进行远距离应用。 目前正在进行实验性进展, 以小规模实现量子网络, 但是仍然需要大量理论工作来了解如何最好地分配纠缠, 特别是考虑到短期精密量子技术的局限性。 这项工作为实现这一目标迈出了第一步。 在这项工作中, 我们提出了一个基于Markov决定程序( MDPs)的近期量子网络理论。 我们显示, 量子互联网的主干线提供了精确和系统的数学框架, 用来模拟对于具体执行平台来说不可忽视的近期量子网络协议。 我们首先简化了以前工作中引入的基本链接的 MDP, 并且提供在基本线度( 最终) 基本关系政策上有用的政策的新结果。 具体地说, 我们用最精确的网络来显示, 最精确的MDP 最接近于我们最接近最接近于最接近的MDP 。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+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
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24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
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
1+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
0+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
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月27日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium5
中国图象图形学学会CSIG
1+阅读 · 2021年11月11日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
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
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
1+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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员