量子科技中心_量科网

量子互联网能够在远程节点间分发量子态，支持安全通信、分布式计算和量子传感。与经典网络不同，它受到不可克隆定理、概率性纠缠生成、退相干以及硬件漂移的限制，因此经典网络抽象并不适用。可扩展的量子网络需要能够显式考虑这些限制的新型架构、协议与优化方法。本论文研究了在现实约束下量子网络的架构、路由与运行，重点关注量子中继网络上的二分纠缠分发。关键指标包括端到端保真度、吞吐量、可扩展性与公平性。在网络层，研究工作开发了超越同构节点与全网知识假设的路由策略。在异构中继效率下，路由展示了节点质量的部分知识如何提升保真度并减少路径阻塞。随后引入了一种灰盒路由方法，其中路径选择仅依赖拓扑结构与端到端估算，在不依赖详细链路信息的情况下实现了鲁棒性与公平性。在链路层，研究通过一种区分激活阶段与校准阶段的校准感知模型来处理校准与硬件漂移问题。针对线性中继链，推导出了最优校准策略以平衡运行时间与校准开销，并将其扩展到具有共享链路的通用拓扑，提出了一种贪婪编排启发式方法。最后，本论文通过一种基于NV中心的指令集架构，将网络协议与硬件连接起来，实现了可编程量子中继节点，进而将物理操作与更高层协议相关联。