基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方法及装置。所述方法包括：将量子纠缠分发网络抽象为一个有向图模型，有向图包括节点集、边集和链路损耗矩阵集；利用改进的Dijkstra算法依次找到从纠缠光子源到每个配对用户的最低损耗路径，构建锁定函数将路由路径中所有节点的相关输入输出端口标记为使用状态，构建释放函数，当第一用户节点和第二用户节点请求释放路径资源时，利用释放函数释放第一路由路径和第二路由路径消耗的纠缠网络链路资源。采用本方法能够提高纠缠分发网络路由效率。路由效率。路由效率。

【技术实现步骤摘要】
基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方法和装置


[0001]本申请涉及数据处理
，特别是涉及一种基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方法、装置、计算机设备和存储介质。

技术介绍

[0002]量子网络可以生成、交换和处理量子信息。通过建立远距离的纠缠连接，量子网络可以支持大量经典网络无法实现的重要应用，例如高度安全的通信，分布式量子计算，远程量子时钟同步和分布式量子传感。
[0003]到目前为止，许多可信中继量子网络已经成功实现，例如DARPA量子网络、SECOQCQKD网络、东京QKD网络，以及超过4,600公里的空对地量子网络。尽管可信中继量子网络迈出了通往量子互联网第一步，但其不允许端到端的量子比特传输。另一方面，现阶段构建量子存储网络仍面临着诸多挑战，主要来源于整体存储和检索效率的技术瓶颈。目前，量子网络现在已经步入纠缠分发网络阶段。
[0004]建立纠缠连接一直是大规模长距离量子网络中的关键挑战。为了解决这个问题，一个使用密集波分复用策略的全连接网络在2018年被首次提出。然而，n个用户需要O(n2)个波长通道的特点使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取量子纠缠分发网络，将所述量子纠缠分发网络抽象成有向图；所述有向图包括节点集、边集和链路损耗矩阵集；所述节点集由纠缠光子源、用户和波长路由设备组成；所述边集包括节点之间的量子链路；所述链路损耗矩阵集为网络任意两点之间的链路损耗矩阵的集合；步骤2：对所述节点集进行建模，得到节点集的向量表示；步骤3：对所述边集进行建模，得到边集的向量表示，根据边集的向量表示对任意两点间的链路损耗矩阵进行推导，得到链路损耗矩阵集；步骤4：根据第一用户节点请求的波长信道，利用改进后的Dijkstra算法对所述节点集中纠缠光子源节点到第一用户节点之间的路径进行计算，得到第一路由路径；步骤5：构建锁定函数；利用锁定函数占用第一路由路径消耗的纠缠网络链路资源；所述锁定函数用于根据第一用户节点请求的波长通道和第一路由路径将第一路由路径中所有节点的相关输入输出端口标记为使用状态；步骤6：根据第二用户节点请求的波长信道，利用改进后的Dijkstra算法对所述节点集中纠缠光子源节点到第二用户节点之间的路径进行计算，得到第二路由路径；步骤7：利用所述锁定函数将第二路由路径中所有节点的相关输入输出端口标记为使用状态；步骤8：构建释放函数，当所述第一用户节点和第二用户节点请求释放路径资源时，利用释放函数将第一路由路径和第二路由路径中所有节点的端口恢复为未使用状态，从而释放第一路由路径和第二路由路径消耗的纠缠网络链路资源。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述节点集进行建模，得到节点集的向量表示,包括：将所述节点集中的每个节点定义为一个二元向量；所述二元向量包括传递损失矩阵向量和支持的波长信道向量；所述损失矩阵向量包含多维矩阵；所述多维矩阵包括多个通道矩阵；根据节点是否支持波分复用确定支持的波长信道向量的值，对所述支持的波长信道向量进行计算，得到支持的波长信道的划分数量；根据所述划分数量确定所述通道矩阵的数量。3.根据权利要求1至2任意一项所述的方法，其特征在于，对所述边集进行建模，得到边集的向量表示，根据边集的向量表示对任意两点间的链路损耗矩阵进行推导，得到链路损耗矩阵集，包括：将从节点v
i
的第α端口到节点v
j
的第β端口的边定义为一个五元向量，形式化表示为其中是链路损失；如果节点v
i
的第α端口和节点v
j
的第β端口间没有链路，则根据各个节点的各端口之间的链路损失构建链路损耗矩阵集。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一用户节点为节点集中除纠缠光子源节点外的任意一个节点；根据第一用户节点请求的波长信道，利用改进后的Dijkstra算法对所述节点集中纠缠光子源节点到第一用户节点之间的路径进行计算，得到第一路由路
径，包括：步骤4.1：用(L,P,U)＝Initial(V,C,s)初始化有向图，其中Initial(V,C,s)初始化有向图，其中和β＝1,2,
…
,m
α
；m
α
是节点α的端口总数，是从纠缠光子源节点
s
到节点α的第β端口的链路损失，是由纠缠光子源节点
s
到节点α的第β个端口的边组成的向量，表示节点α的第β个端口是否被访问，0表示未访问，1表示已访问，如果节点α的第β端口没有直接连接到纠缠光子源节点
s
，则和初始化时U中其他元素为0；步骤4.2：找到未访问过端口中路径损失值最低的端口，输出其节点索引q和端口索引α，同时设置来更新访问过的端口向量U，对于任意的δ∈{1,2,
…
,k}和其中和步骤4.3：如果q＝i，输出路径并停止；否则，对于波长通道ch
i
，得到节点v
q
的传递损失矩阵为M＝GM(v
q
,ch
i
)；其中ch
i
表示节点i请求的波长通道,GM()表示获取传递损失矩阵的函数，如果返回步骤4.2；其中M有三种情况：步骤4.4：如果获取锁定端口γ＝M[α][α]；如果γ＝∞，则将M的第α行作为损失向量X,X＝M[α,:]；否则，设置将X[γ]更新为M[α][γ]；之后，设置r＝1和β＝1；步骤4.5：计算Z＝X
T
+C
qr
[:,β]，其中C
qr
[:,β]表示C
qr
的第β列，通过y＝min_index(Z)得到Z中最小值的行索引y；其中，C
qr
表示任意两...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞万荣，刘博，唐帮盈，刘波，赵宝康，陶静，时向泉，李斯晨，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：