We study a quantum network that distributes entangled quantum states to multiple sets of users that are connected to the network. Each user is connected to a switch of the network via a link. All the links of the network generate bipartite Bell-state entangled states in each time-slot with certain probabilities, and each end node stores one qubit of the entanglement generated by the link. To create shared entanglements for a set of users, measurement operations are performed on qubits of link-level entanglements on a set of related links, and these operations are probabilistic in nature and are successful with certain probabilities. Requests arrive to the system seeking shared entanglements for different sets of users. Each request is for the creation of shared entanglements for a fixed set of users using link-level entanglements on a fixed set of links. Requests are processed according to First-Come-First-Served service discipline and unserved requests are stored in buffers. Once a request is selected for service, measurement operations are performed on qubits of link-level entanglements on related links to create a shared entanglement. For given set of request arrival rates and link-level entanglement generation rates, we obtain necessary conditions for the stability of queues of requests. In each time-slot, the scheduler has to schedule entanglement swapping operations for different sets of users to stabilize the network. Next, we propose a Max-Weight scheduling policy and show that this policy stabilizes the network for all feasible arrival rates. We also provide numerical results to support our analysis. The analysis of a single quantum switch that creates multipartite entanglements for different sets of users is a special case of our work.


翻译:我们研究一个量子网络, 将缠绕的量子状态分解给与网络连接的多组用户。 每个用户都通过链接连接到网络的开关中。 网络的所有链接在每个时间线中产生双边贝尔- 状态的缠绕状态, 与某些概率有关, 每个端节都存储着链接所产生纠缠状态的一条方位。 为了为一组用户创建共享的纠缠状态, 测量操作是在一组相关链接的链接的链接级多端纠缠的方位上进行的。 这些操作在性质上具有概率, 并且具有一定的概率。 网络的所有链接的链接链接链接链接链接连接点都会产生共同的纠缠状态。 每个请求是为一组固定的用户创建共同的纠缠状态, 使用链接级的连接点的连接点串缠。 我们处理的是第一端服务纪律, 并存储在缓冲中。 一旦选择服务请求, 测量操作是按不同时间线的用户, 将进行必要的测量操作, 链接的下方策略水平, 将显示我们设定的链路段的进度 。

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