量子中继网络中用于高吞吐量纠缠态分发的随机多路径路由
量子中继网络可在存在损耗的链路上分发量子纠缠态,同时允许多个用户共享有限的纠缠对资源池。现有路由方案大多要么始终采用单一最优路径,要么依赖难以实时执行的全局优化算法。本工作提出并分析了一种简洁的替代方案:基于随机多路径的路由规则,该方案让每个纠缠态请求随机沿多条边不相交的中继路径之一传输,并通过单一参数控制长短路径间的选择偏好。利用具有距离依赖性损耗、有限单链路容量及概率性纠缠交换特性的网络模型,研究人员建立了端到端纠缠生成率与该偏好参数之间的解析关系,并通过大规模数值模拟验证了该模型。研究发现,在各类传输距离、流量模式、衰减特性、交换噪声及网络拥塞条件下,中等程度的路由偏好始终优于两种确定性极端策略,不仅能使传输率逼近简单的容量上限,还能实现网络链路资源的均衡利用。这些结果表明,随机多路径路由作为一种轻量级经典控制策略,可有效提升近期量子中继网络的性能与可扩展性。

