85、量子网络协议栈：架构与运行机制解析

量子网络协议栈：架构与运行机制解析

1. 引言

在量子网络领域，构建高效、可靠的网络架构是实现量子通信的关键。为了解决不同量子网络连接和可靠性等问题，研究者们提出了一系列创新的架构和协议。本文将深入探讨量子网络协议栈的相关内容，包括其各层的功能、运行机制以及辅助协议等。

2. 量子网络架构与区域路由

在单量子网络架构方面，虽然有相关研究提出了一些架构，但未涉及可靠性以及不同网络连接的问题。不过，其中的 GHZ 架构为量子网络提供了一种高效的解决方案，与使用贝尔对的直接二分架构相比，可将网络设备的存储要求降低一半。然而，当连接多个网络时，跨网络边界的图态生成过程变得极为复杂。

为简化这一过程，引入了区域路由的概念。区域路由通过在请求的网络设备之间建立虚拟网络状态，极大地简化了图态生成过程。具体而言，区域路由的输出是请求网络设备之间的 GHZ 网络状态，使它们能够直接采用第 3 层的状态链接协议来满足图态请求。

3. 量子网络协议栈概述

在经典计算机网络中，通信遵循 OSI 层模型，该模型将网络复杂性垂直分解为多个层。而量子网络协议栈与之不同，相邻层的量子比特可以被访问和组合。

量子网络协议栈由四层组成，分别是物理层、连接层、链路层和网络层，每层都有特定的目标和职责，且不同层可以独立发展和研究。这种分层结构的主要动机是抽象，高层不必处理底层协议的所有细节，例如量子会议密钥协商协议的开发者无需关心网络如何生成所需的图态。

对于供应商和实验人员来说，建立标准化、与技术无关的量子网络视图至关重要，它为社区提供了一组通用协议，并明确了量子网络设备的构建基础。

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