量子网络优化：从最优路由到公平资源分配

《Proceedings of the ACM on Measurement and Analysis of Computing Systems》：Quantum Network Optimization: From Optimal Routing to Fair Resource Allocation

量子网络面临路由优化和资源分配挑战，现有方法常孤立处理问题且忽视公平性。本文提出系统框架：基于路由代数分析量子网络指标，设计最优路由算法；构建兼顾公平性和量子资源约束的优化模型，开发高效启发式算法。为未来量子网络设计提供理论和实践支持。

　　

摘要

量子网络是实现大规模和远距离量子通信的重要基础设施，但由于其概率性质和量子资源的限制，在路由优化和资源分配方面面临重大挑战。现有的方法通常孤立地解决这些问题，要么简单地应用经典路由算法来最大化整体利润以分配资源而不考虑公平性，要么以一种非严格的方式改进公平性。本文提出了一个通用框架，系统地应对这些挑战。首先，我们利用路由代数作为数学基础，对量子网络指标进行了全面分析，并设计了可证明最优的路由算法来应对由其概率特性带来的独特挑战。其次，我们构建了一个优化模型，该模型在考虑并发请求之间的公平性的同时，尊重各种量子资源约束，并设计了高效的近似最优启发式算法来解决这一问题。所提出的框架为未来量子网络的设计和管理提供了理论见解和实际解决方案。