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斯图加特大学通信网络与计算机工程学院 Pfaffenwaldring 47, D-70569 斯图加特，德国电话：++49-711-68
摘要 — 按需提供各种网络服务需要具有快速适应和重新配置能力的敏捷网络。我们提出了一种基于量子计算 (QC) 和整数线性规划 (ILP) 模型的短期网络优化新方法框架，该框架有可能实现实时网络自动化。我们定义了将近乎真实的资源配置 ILP 模型映射到二次无约束二进制优化 (QUBO) 问题的方法，该问题可以在量子退火器 (QA) 上解决。我们专注于三节点网络，使用最先进的量子退火器 D-Wave Advantage™5.2/5.3 评估我们的方法及其可获得的解决方案质量。通过研究退火过程，我们找到了退火配置参数，这些参数可以获得接近经典 ILP 求解器 CPLEX 生成的参考解的可行解。此外，我们研究了网络问题的扩展，并对量子退火器的硬件要求进行了估计，以便能够正确地将 QUBO 问题嵌入到更大的网络中。我们在 D-Wave Advantage™ 上实现了最多 6 个节点的网络的 QUBO 嵌入。根据我们的估计，一个具有 12 到 16 个节点的实际大小的网络需要至少具有 50000 个量子比特或更多量子比特的 QA 硬件。索引术语 — 整数线性规划、网络自动化、光网络、量子退火、量子计算、资源分配
物理信息量子通信网络
摘要 — 量子通信是一种很有前途的技术，将在未来网络的设计中发挥重要作用。事实上，量子物理学和经典通信界都在致力于开发量子通信网络 (QCN) 的新架构、解决方案和实际实现。尽管这些努力导致了当今技术的各种进步，但两界在设计和优化 QCN 性能方面的研究工作仍然存在不小的差距。例如，经典通信界的大多数先前研究在设计 QCN 时都忽略了重要的基于量子物理的约束。例如，许多现有的关于纠缠分布的研究没有考虑到量子存储器内量子比特的退相干，因此，由于它们假设量子态的寿命是无限的，因此它们的设计变得不切实际。在本文中，我们通过依赖 QCN 不同组件所依据的量子物理原理，以物理学的方式对 QCN 的性能进行了新颖的分析。然后评估物理信息方法的需求，并分析其在各个开放研究领域设计实用 QCN 的基本作用。此外，我们确定了新的物理信息性能指标和控制，使 QCN 能够利用量子技术的最新进展来提高其性能。最后，我们分析了 QCN 中的多个紧迫挑战和开放研究方向，必须使用物理信息方法来处理这些挑战和开放研究方向才能产生切实可行的结果。最终，这项工作试图弥合 QCN 领域经典通信和量子物理学界之间的差距，以促进未来通信网络向量子互联网的发展。
天空地一体化6G无线通信网络：天线技术及应用场景综述
摘要：本文回顾了垂直异构网络（VHetNet）框架中的技术解决方案和进展，该网络集成了卫星、机载和地面网络。本文描述了在无处不在的无缝无线连接中，这些部分之间富有成效的合作所带来的颠覆性特征和挑战。本文深入讨论了考虑到所有这些层来实现全球无线覆盖的可用技术和关键研究方向。本文重点介绍了卫星、机载和地面层中可用的天线系统，强调了它们的优势和劣势，并提出了一些有趣的研究趋势。最后，本文总结了未来 6G 无线通信最合适的应用场景。
通信网络中频谱感知的测量挑战
摘要 — 我们总结了一些关键的频谱感知测量挑战和最新进展。感知的实验室测试因其在现代硬件中不可分割且通常嵌入其中的作用而变得复杂。结果很难校准，因为物理参数通常是临时指定的或定义不明确的。除了二进制占用检测之外，传感器还需要更复杂的信号分类，这大大增加了测试范围。由于缺乏可接受的可测试参数来评估频谱感知对系统间频谱共享的贡献，频谱共享测试受到了进一步的阻碍。我们在此讨论的测量需求和方法涵盖导波和辐射物理测量、网络测量以及商业和政府频谱使用等领域。
通信网络中频谱感知的测量挑战
摘要 — 我们总结了一些关键的频谱感知测量挑战和最新进展。感知的实验室测试因其在现代硬件中不可分割且通常嵌入其中的作用而变得复杂。结果很难校准，因为物理参数通常是临时指定的或定义不明确的。除了二进制占用检测之外，传感器还需要更复杂的信号分类，这大大增加了测试范围。由于缺乏可接受的可测试参数来评估频谱感知对系统间频谱共享的贡献，频谱共享测试受到了进一步的阻碍。我们在此讨论的测量需求和方法涵盖导波和辐射物理测量、网络测量以及商业和政府频谱使用等领域。
通信网络中频谱感知的测量挑战
摘要 — 我们总结了一些关键的频谱感知测量挑战和最新进展。感知的实验室测试因其在现代硬件中不可分割且通常嵌入其中的作用而变得复杂。结果很难校准，因为物理参数通常是临时指定的或定义不明确的。除了二进制占用检测之外，传感器还需要更复杂的信号分类，这大大增加了测试范围。由于缺乏可接受的可测试参数来评估频谱感知对系统间频谱共享的贡献，频谱共享测试受到了进一步的阻碍。我们在此讨论的测量需求和方法涵盖导波和辐射物理测量、网络测量以及商业和政府频谱使用等领域。
通信网络中频谱感知的测量挑战
摘要 — 我们总结了一些关键的频谱感知测量挑战和最新进展。感知的实验室测试因其在现代硬件中不可分割且通常嵌入其中的作用而变得复杂。结果很难校准，因为物理参数通常是临时指定的或定义不明确的。除了二进制占用检测之外，传感器还需要更复杂的信号分类，这大大增加了测试范围。由于缺乏可接受的可测试参数来评估频谱感知对系统间频谱共享的贡献，频谱共享测试受到了进一步的阻碍。我们在此讨论的测量需求和方法涵盖导波和辐射物理测量、网络测量以及商业和政府频谱使用等领域。
15 个用户的量子安全直接通信网络
摘要 基于纠缠的量子安全直接通信（QSDC）可以直接传输机密信息，然而无法同时区分四组编码纠缠态限制了其实际应用。本文探索了一种基于时间 - 能量纠缠和和频产生的 QSDC 网络。全连通的 QSDC 网络中共有 15 个用户，任意两个用户共享的纠缠态保真度均>97％。结果表明，任意两个用户在 40 km 光纤上进行 QSDC 时，他们共享的纠缠态保真度仍然>95％，信息传输速率可保持在 1 Kbps 以上。结果证明了所提出的 QSDC 网络的可行性，为未来实现基于卫星的长距离和全球 QSDC 奠定了基础。
量子通信网络的计算和延迟优势
摘要 - 本文总结了古典通信网络的当前状态，并确定了一些关键的开放研究挑战，只能通过利用量子技术来解决这些挑战。到目前为止，量子通信网络的主要目标是安全性。，量子网络不仅可以交换安全密钥或满足量子计算机的需求。实际上，科学界仍在调查量子通信网络可以带来的可能的用例/好处。因此，本文旨在指出并清楚地描述量子通信网络如何增强网络内分布的计算并减少整体端到端潜伏期，超出了古典技术的内在限制。此外，我们还解释了纠缠如何降低未来经典虚拟化网络将经历的通信复杂性（开销）。
朝6G无线通信网络Matin Qaim
进一步阅读：Qaim，M。（2020）。新的植物育种技术在粮食安全和可持续农业发展中的作用。应用经济观点和政策42：129-150。 https://doi.org/10.1002/aepp.13044