波长复用量子网络中的比例公平调度器
该研究团队针对量子网络中的最优泵浦策略问题展开研究。这类网络通过向用户(或节点)对分发纠缠光子对来实现安全通信。基于BBM92等量子密钥分发(QKD)协议,可通过纠缠光子生成保密密钥。虽然安全通信与纠错对所有量子通信信道都至关重要,但资源竞争、优化和公平性问题对网络尤为关键。本文分析了量子网络的性能表现,为生成保密密钥的QKD网络提出了简易分布式算法。在QKD网络中泵浦纠缠光子具有显著优势,但实际实施仍面临挑战——底层信道具有时变特性,导致节点间数据速率波动;此外,虽然可同时泵浦多条边(节点对),但会牺牲密钥生成率(SKR)。这些时空约束构成了复杂的决策问题,其解决方案可能倾向于少数用户对,从而损害网络整体长期性能。研究人员设计了自适应泵浦策略来解决QKD网络中的这些挑战,特别发现比例公平泵浦策略(PF-PS)能通过动态优先保障平均密钥率较低的用户,实现公平性与吞吐量的最优平衡。该算法是4G LTE和5G移动网络中比例公平调度器在量子网络的天然延伸,理论分析与数值仿真均证实PF-PS对纠缠态分发具有最优性,经适当调整后,比例公平泵浦将成为量子网络高效资源分配的强有力候选方案。
