NetSquid, un simulatore di rete per informazioni quantistiche

NetSquid, il simulatore di rete per informazioni quantistiche, una piattaforma basata su eventi discreti per simulare tutti gli aspetti delle reti quantistiche e dei sistemi di calcolo quantistico modulari, che vanno dal livello fisico e il suo piano di controllo fino al livello dell’applicazione.

La simulazione di una rete quantistica con NetSquid viene generalmente eseguita in tre passaggi:

• In primo luogo, la rete è modellata utilizzando un framework modulare di componenti e modelli fisici;
• In secondo luogo, i protocolli vengono assegnati ai nodi di rete per descrivere il comportamento previsto;
• Infine, la simulazione viene eseguita per un numero tipicamente elevato di esecuzioni indipendenti per raccogliere statistiche con cui determinare le prestazioni della rete.

Lo scenario che viene considerato è l’analisi di un protocollo di distribuzione dell’entanglement su una catena di ripetitori quantistici con tre nodi

L’obiettivo dell’analisi è stimare la fedeltà di output media delle coppie distribuite entangled.

Funziona come segue:

Innanzitutto, il nodo intermedio genera due coppie entangled con ciascuno dei suoi vicini adiacenti. La generazione dell’entanglement è modellata come un processo stocastico che riesce con una certa probabilità ad ogni tentativo.

Quando due coppie sono pronte su uno dei collegamenti, lo schema di distillazione entanglement viene eseguito per migliorare la qualità dell’entanglement. Se fallisce, i due collegamenti vengono scartati ei nodi in esecuzione riavviano la generazione dell’entanglement.

Una volta che entrambi gli stati distillati sono pronti, il nodo intermedio scambia l’entanglement per ottenere l’entanglement end-to-end.

Le metriche delle prestazioni di una simulazione sono determinate statisticamente da molte esecuzioni. Grazie all’indipendenza di ogni esecuzione, le simulazioni possono essere parallelizzate in modo massiccio e quindi eseguite in modo efficiente su cluster di calcolo.

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