Desafios e Oportunidades de Pesquisa para o Roteamento em Redes Quânticas

  • Diego Abreu UFPA
  • Antônio Abelém UFPA
  • Christian R. Esteve Rothenberg UNICAMP

Resumo


A Comunicação entre dispositivos quânticos vem avançando em direção a redes de topologias complexas e de longa distâncias. No entanto, limitações intrínsecas dos sinais quânticos fazem com que eles não possam ser replicados ou amplificados, dificultando a adoção das técnicas tradicionais de roteamento. Além disso, a heterogeneidade de tecnologias e diferentes implementações de hardware, e a falta de um modelo de pilha de rede de Internet bem definido abrem diversos desafios para se realizar plenamente a comunicação entre dispositivos quânticos. Assim, este artigo apresenta os principais desafios no desenvolvimento de algoritmos e protocolos de roteamento para redes quânticas e discute possíveis alternativas que estão sendo desenvolvidas.

Referências

Abelem, A., Vardoyan, G., and Towsley, D. (2020). Quantum Internet: The Future of Internetworking. In: Minicursos do 38o SBRC. SBC.

Gyongyosi, L. and Imre, S. (2020). Routing space exploration for scalable routing in the quantum internet. Scientific reports, 10(1):1-15.

Humble, T. S., Sadlier, R. J., Williams, B. P., and Prout, R. C. (2018). Software-defined quantum network switching. In Disruptive Technologies in Information Sciences, volume 10652, pages 72 - 79. SPIE.

Kauffman, L. H. and Lomonaco, S. J. (2002). Quantum entanglement and topological entanglement. New Journal of Physics, 4(1):73.

Kozlowski, W., Kuipers, F., and Wehner, S. (2020). A p4 data plane for the quantum internet. Proceedings of the 3rd P4 Workshop in Europe.

Kumar, S., Lauk, N., and Simon, C. (2019). Towards long-distance quantum networks with superconducting processors and optical links. Quantum Science and Technology, 4(4):045003.

MA, H.-y., GUO, Z.-w., FAN, X.-k., and WANG, S.-m. (2015). The routing communication protocol for small quantum network based on quantum error correction code. ACTA ELECTONICA SINICA, 43(1):171.

Nielsen, Michael A.and Chuang, I. (2010). Quantum computation and quantum information: 10th Anniversary Edition. Cambridge University Press, New York, NY, USA.

Pant, M., Krovi, H., Towsley, D., Tassiulas, L., Jiang, L., Basu, P., Englund, D., and Guha, S. (2019). Routing entanglement in the quantum internet. npj Quantum Information, 5(1):1-9.

Schoute, E., Mancinska, L., Islam, T., Kerenidis, I., and Wehner, S. (2016). Shortcuts to quantum network routing.

Shi, S. and Qian, C. (2020). Concurrent entanglement routing for quantum networks: Model and designs. In Proceedings of the Annual conference of the ACM Special Interest Group on Data Communication on the applications, technologies, architectures, and protocols for computer communication, pages 62-75.

Van Meter, R., Satoh, R., Benchasattabuse, N., Matsuo, T., Hajdusek, M., Satoh, T., Nagayama, S., and Suzuki, S. (2021). A quantum internet architecture. arXiv preprint arXiv:2112.07092.

Wehner, S., Elkouss, D., and Hanson, R. (2018). Quantum internet: A vision for the road ahead. Science, 362(6412):eaam9288.

Yin, J., Cao, Y., Li, Y.-H., Liao, S.-K., Zhang, L., Ren, J.-G., Cai, W.-Q., Liu, W.-Y., Li, B., Dai, H., Li, G.-B., Lu, Q.-M., Gong, Y.-H., Xu, Y., Li, S.-L., Li, F.-Z., Yin, Y.-Y., Jiang, Z.-Q., Li, M., Jia, J.-J., Ren, G., He, D., Zhou, Y.-L., Zhang, X.-X., Wang, N., Chang, X., Zhu, Z.-C., Liu, N.-L., Chen, Y.-A., Lu, C.-Y., Shu, R., Peng, C.-Z., Wang, J.-Y., and Pan, J.-W. (2017). Satellite-based entanglement distribution over 1200 kilometers. Science, 356(6343):1140-1144.
Publicado
23/05/2022
Como Citar

Selecione um Formato
ABREU, Diego; ABELÉM, Antônio; ROTHENBERG, Christian R. Esteve. Desafios e Oportunidades de Pesquisa para o Roteamento em Redes Quânticas. In: WORKSHOP DE COMUNICAÇÃO E COMPUTAÇÃO QUÂNTICA (WQUANTUM), 2. , 2022, Fortaleza. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2022 . p. 37-42. DOI: https://doi.org/10.5753/wquantum.2022.223708.