We study a quantum entanglement distribution switch serving a set of users in a star topology with equal-length links. The quantum switch, much like a quantum repeater, can perform entanglement swapping to extend entanglement across longer distances. Additionally, the switch is equipped with entanglement switching logic, enabling it to implement switching policies to better serve the needs of the network. In this work, the function of the switch is to create bipartite or tripartite entangled states among users at the highest possible rates at a fixed ratio. Using Markov chains, we model a set of randomized switching policies. Discovering that some are better than others, we present analytical results for the case where the switch stores one qubit per user, and find that the best policies outperform a time division multiplexing (TDM) policy for sharing the switch between bipartite and tripartite state generation. This performance improvement decreases as the number of users grows. The model is easily augmented to study the capacity region in the presence of quantum state decoherence and associated cut-off times for qubit storage, obtaining similar results. Moreover, decoherence-associated quantum storage cut-off times appear to have little effect on capacity in our identical-link system. We also study a smaller class of policies when the switch stores two qubits per user.


翻译:我们研究一个量子缠绕分布开关,在恒星表层中为一组用户服务,具有等距离连接。量子开关,类似于量子中继器,可以进行缠绕互换,将缠绕互换,将缠绕互换延伸到更远的距离。此外,开关配有纠缠互换逻辑,使其能够实施切换政策,更好地满足网络的需求。在这项工作中,开关的功能是以固定比例在用户中以尽可能高的速率创建双面或三方缠绕状态。利用Markov链条,我们模拟一套随机切换政策。发现有些变换政策比其他更优,我们为开关存储一个Qqubit/用户的情况提供分析结果,并发现最佳政策优于时间分割多重互换政策,以更好地满足网络的需求。随着用户数量的增加,业绩的改善将下降。在量子状态脱钩状态和相关的断开时,我们很容易对Qqubit存储的断开时间进行研究。此外,我们对于分级的存储能力也呈现了一种相同的同步的存储能力。

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