Collaborative Research: CNS Core: Medium: Design and Analysis of Quantum Networks for Entanglement Distribution
合作研究: CNS 核心:媒介:纠缠分布的量子网络设计与分析
基本信息
- 批准号:1955744
- 负责人:
- 金额:$ 40万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-10-01 至 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Recent advances in quantum information processing like quantum key distribution (QKD) are already in deployment ensuring secure end-to-end communication. This is especially important today, because of the risk posed by quantum computing to current Internet-based encryption technology such as RSA. At the same time there is a multitude of emerging quantum information based technologies with a high promise of revolutionizing their respective areas of application. These include ultra-high-precision distributed sensing with applications to metrology and science discovery (e.g., LIGO), much higher-rate deep space optical communications than possible with conventional systems, and polynomial speedups on search with implications to big data. Most of these applications are enabled by high-rate distributed shared quantum entanglement between pairs and groups of users. The goal of this project is to develop a distributed infrastructure in the form of a quantum network to enable reliable, large scale quantum entanglement distribution. Progress in that direction will catalyze quantum computing advances in the same way the Internet boosted computing to conquer most aspects of contemporary economy and society.The goal of the project is the fully-informed study of the design and operation of quantum networks combining physical-layer device noise models with the ground-up development of higher-layer network protocols. It aspires to bridge the intellectual gap between the quantum information and physics communities who are the ones primarily involved in developing quantum communication protocols, and the networking community who have decades of experience in the design and analysis of practical computer and communication networks. The proposed research will both: (a) inform device needs and specifications pushed down by network application requirements; and (b) help develop network routing and resource allocation protocols optimized for device quality metrics, such as quantum memory coherence times and detector excess noise. The project will culminate in the development of new tools and algorithms for a completely new family of networking protocols for a problem set up and resource constraints that have no immediate classical analogues.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
量子信息处理方面的最新进展,如量子密钥分发 (QKD) 已经投入部署,确保安全的端到端通信。这在今天尤其重要,因为量子计算对当前基于互联网的加密技术(例如 RSA)构成了风险。与此同时,大量新兴的基于量子信息的技术有望彻底改变各自的应用领域。其中包括应用于计量和科学发现的超高精度分布式传感(例如 LIGO)、比传统系统速率高得多的深空光通信,以及对大数据有影响的多项式搜索加速。大多数这些应用程序都是通过用户对和用户组之间的高速分布式共享量子纠缠来实现的。该项目的目标是开发量子网络形式的分布式基础设施,以实现可靠的大规模量子纠缠分布。这个方向的进展将促进量子计算的进步,就像互联网推动计算征服当代经济和社会的大多数方面一样。该项目的目标是对结合物理层的量子网络的设计和操作进行全面的研究。设备噪声模型与高层网络协议的基础开发。它致力于弥合主要参与开发量子通信协议的量子信息和物理界与在实际计算机和通信网络的设计和分析方面拥有数十年经验的网络界之间的智力差距。拟议的研究将:(a)告知网络应用要求所推动的设备需求和规格; (b) 帮助开发针对设备质量指标(例如量子存储器相干时间和探测器过量噪声)进行优化的网络路由和资源分配协议。该项目最终将为全新的网络协议系列开发新的工具和算法,以解决没有直接经典类似物的问题设置和资源限制。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过评估被认为值得支持利用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Scheduling Quantum Teleportation with Noisy Memories
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- DOI:10.1109/qce53715.2022.00065
- 发表时间:2022-05-12
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Aparimit Ch;ra;ra;W. Dai;D. Towsley
- 通讯作者:D. Towsley
Quantum Network Tomography with Multi-party State Distribution
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- DOI:10.1109/qce53715.2022.00061
- 发表时间:2022-06-06
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. G. Andrade;Jaime Diaz;Jake Navas;S. Guha;I. Montaño;Brian J. Smith;M. Raymer;D. Towsley
- 通讯作者:D. Towsley
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- 发表时间:2021-11
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Patil, Ashlesha;Jacobson, Joshua I.;Van Milligen, Emily;Towsley, Don;Guha, Saikat
- 通讯作者:Guha, Saikat
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关于二分和三分纠缠切换的容量域
- DOI:10.1145/3571809
- 发表时间:2023-06
- 期刊:
- 影响因子:0.6
- 作者:Vardoyan, Gayane;Nain, Philippe;Guha, Saikat;Towsley, Don
- 通讯作者:Towsley, Don
A throughput optimal scheduling policy for a quantum switch
量子交换机吞吐量最优调度策略
- DOI:10.1117/12.2616950
- 发表时间:2022-03
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Vasantam, Thirupathaiah;Towsley, Don
- 通讯作者:Towsley, Don
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