[發(fā)明專利]提高量子通信網絡連通性的糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點部署方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710378427.9
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107248888B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 余旭濤;鄒珍珍;張在琛;蔡瑞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04L12/26;H04L12/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.一種提高量子通信網絡連通性的糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點部署方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將量子通信網絡區(qū)域進行劃分，分割成a行b列大小相同的小矩形，對每個小矩形進行編號，編號為區(qū)間[1,a*b]內的整數(shù)，并計算每個小矩形的中心位置，其中a、b為大于1的整數(shù)；

(2)對于含有n個量子通信節(jié)點的通信網絡，在區(qū)間[1,a*b]內隨機選取m個整數(shù)，在每個所選取的整數(shù)所對應的小矩形的中心位置部署糾纏粒子分發(fā)節(jié)點，計算量子通信網絡連通度QC，所述QC為網絡中兩個量子通信節(jié)點能建立量子通信鏈路的對數(shù)與總量子通信節(jié)點對數(shù)之比，其中n、m為大于1的整數(shù)；

(3)以提高QC為目標利用優(yōu)化算法計算m個糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點部署位置的最優(yōu)解，所述最優(yōu)解為QC最優(yōu)時，糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點的矩形編號集合X和坐標集合Q；

所述步驟(2)中計算量子通信網絡連通度的方法為：

(2.1)定義量子通信節(jié)點頂點集合V，V中有n個元素，元素v_i表示第i個量子通信節(jié)點編號；定義量子通信節(jié)點坐標集合P，P中有n個元素，元素p_i＝(px_i,py_i)表示第i個量子通信節(jié)點的坐標；糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點所在的矩形編號集合為X，X中含有m個元素，x_k表示第k個糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點在矩陣中的編號，計算糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點坐標，用集合Q表示，元素q_k＝(qx_k,qy_k)表示編號為x_k的矩形的中心位置；

(2.2)計算每個糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點的分發(fā)范圍能覆蓋到的量子通信節(jié)點，所述分發(fā)范圍能覆蓋到的量子通信節(jié)點為距離小于糾纏粒子對分發(fā)范圍半徑R的量子通信節(jié)點，記第k個糾纏粒子分發(fā)節(jié)點能覆蓋的通信節(jié)點集合為C(k)，k＝1,2,…,m；

(2.3)構造(n+m)*(n+m)維網絡鄰接矩陣W，矩陣中所有元素初始值都為∞，表示兩兩節(jié)點之間都不連通，其中前n行和列表示量子通信節(jié)點，后m行和列表示糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點，令k＝1；

(2.4)根據第k個糾纏粒子分發(fā)節(jié)點能覆蓋的通信節(jié)點集合C(k)，將W第k+n行和第k+n列中，第k個糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點覆蓋的量子通信節(jié)點位置的元素設為1，表示第k個糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點與這些量子通信節(jié)點連通；

(2.5)令k＝k+1，若k≤m，返回步驟(2.4)，否則進行步驟(2.6)；

(2.6)根據網絡鄰接矩陣W，計算網絡中任意兩點之間的最短路徑得到矩陣D₀，截取矩陣D₀前n行和列的子矩陣D，矩陣中第i行第j列元素d_ij表示量子通信節(jié)點i和量子通信節(jié)點j之間的最短路徑距離，d_ij值為∞表示兩量子通信節(jié)點不連通，否則表示連通，統(tǒng)計連通的量子通信節(jié)點對數(shù)s，量子通信網絡連通度

2.根據權利要求1所述的一種提高量子通信網絡連通性的糾纏粒子對分發(fā)節(jié)點部署方法，其特征在于，所述步驟(3)中的優(yōu)化算法為遺傳算法或蟻群算法。