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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-03-06 11:10 量子ネットワークにおけるMABを用いた経路選択手法 ○キム ミンギュ・上山憲昭（立命館大）  NS2024-211 |
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| 抄録 | （和） | 近年，量子コンピュータの性能が使用可能な量子ビット数に大きく依存することから，より複雑な計算や大規模なタスクの実現には分散量子コンピューティングが不可欠となっている．しかし，量子状態の品質を示すfidelityは通信距離に応じて低下し，特に長距離通信では深刻な課題となる．既存の量子ネットワークでは，経路選択時にfidelity の動的な変化を考慮せず固定経路を使用しており，End-to-End fidelityを保証できない問題がある．また，量子状態の脆弱性により，環境ノイズの影響を受けてfidelityが低下する課題があり，この問題に対してはpurification の一種であるdistillation 技術を用いてfidelityの維持を図る必要がある．そこで本稿では，これらの問題を解決するために，fidelityを基準とする経路探索方法と，MAB（Multi-Armed Bandit）アルゴリズムを活用した動的経路選択方法を提案する．具体的には，ϵ-greedy MAB，Thompson Sampling，Round Robinの3つの方式に基づく，各経路のfidelityと遅延時間を考慮した最適な経路選択方法を提案する．50ノードで構成されるWaxmanランダムトポロジでの評価実験では，Thompson Samplingが他の方式と比較してより高いfidelityとより低い遅延時間を達成し，特に 到着率が変化する動的環境においても安定した性能を示す．この結果から，提案手法が量子ネットワークにおける動的経路選択の効率化に貢献することを明らかにする． |
| （英） | Recent years have seen distributed quantum computing become essential for implementing complex calculations and large-scale tasks, as quantum computer performance heavily depends on the number of available qubits. However, fidelity, which indicates the quality of quantum states, degrades with communication distance and poses a serious challenge, especially in long-distance communications. Existing quantum networks use fixed routes without considering dynamic changes in fidelity during route selection, leading to issues with guaranteeing end-to-end fidelity. Additionally, quantum states are vulnerable to environmental noise causing fidelity degradation, which necessitates the use of distillation techniques, a form of purification, to maintain fidelity levels. In this paper, we propose a dynamic route selection method that utilizes both fidelity-based path exploration and the Multi-Armed Bandit (MAB) algorithm to address these challenges. Specifically, we compare three approaches - ε-greedy MAB, Thompson Sampling, and Round Robin - and present an optimal route selection method that considers both fidelity and delay time for each path. In evaluation experiments using a Waxman random topology consisting of 50 nodes, Thompson Sampling achieves higher fidelity and lower delay times compared to other methods, demonstrating stable performance even in dynamic environments with changing arrival rates. These results indicate that our proposed method contributes to more efficient dynamic route selection in quantum networks. |
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| キーワード | （和） | 量子ネットワーク / 忠実度 / 量子蒸留 / MAB / / / / |
| （英） | Quantum networks / Fidelity / Quantum distillation / Multi-armed bandit / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 419, NS2024-211, pp. 95-100, 2025年3月. | |
| 資料番号 | NS2024-211 | |
| 発行日 | 2025-02-27 (NS) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | NS2024-211 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | IN NS |
| 開催期間 | 2025-03-06 - 2025-03-07 |
| 開催地（和） | 沖縄産業支援センター |
| 開催地（英） | Okinawa Industry Support Center |
| テーマ（和） | 一般 |
| テーマ（英） | General |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | NS |
| 会議コード | 2025-03-IN-NS |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 量子ネットワークにおけるMABを用いた経路選択手法 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Multi-Armed Bandit Based Routing Method for Quantum Networks |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 量子ネットワーク / Quantum networks |
| キーワード(2)（和/英） | 忠実度 / Fidelity |
| キーワード(3)（和/英） | 量子蒸留 / Quantum distillation |
| キーワード(4)（和/英） | MAB / Multi-armed bandit |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | キム ミンギュ / Kim Minkyu / キム ミンギュ |
| 第1著者 所属（和/英） | 立命館大学 (略称： 立命館大) Ritsumeikan University (略称： Ritsumeikan Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 上山 憲昭 / Kamiyama Noriaki / カミヤマ ノリアキ |
| 第2著者 所属（和/英） | 立命館大学 (略称： 立命館大) Ritsumeikan University (略称： Ritsumeikan Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-03-06 11:10:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | NS |
| 資料番号 | NS2024-211 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.419 |
| ページ範囲 | pp.95-100 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-02-27 (NS) |
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