CN114268371A

CN114268371A - 量子通道资源分配方法、装置和电子设备

Info

Publication number: CN114268371A
Application number: CN202111288629.7A
Authority: CN
Inventors: 郁小松; 王亚子; 赵永利; 张会彬; 张�杰
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2021-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2041-11-02
Also published as: CN114268371B

Abstract

本申请提供一种量子通道的资源分配方法、装置和电子设备；方法包括：基于网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合纠缠分发源的纠缠分发范围，进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定网络中的纠缠资源，和未被占用的波长资源；解析到达网络的任务请求，得到该任务请求的物理路径、虚拟路径和资源需求；挑选出最短的物理路径和最短的虚拟路径，并结合跳数阈值，判断构建纠缠通道的合法性；若定构建纠缠通道合法，利用纠缠资源和资源需求，并根据虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；若候选量子通道中每个通信节点的波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将波长资源和纠缠资源的占用状态更新至虚拟拓扑中。

Description

量子通道资源分配方法、装置和电子设备

技术领域

本申请的实施例涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种量子通道资源分配方法、装置和电子设备。

背景技术

在相关量子隐形传态的通信技术中，往往是针对单一纠缠分发源而进行量子通道的资源分配，在多个CQEDN(集中式量子纠缠分发网络)共存的情况下，利用单个纠缠分发源进行量子通信的方式不再适用，决在多个纠缠分发源同时存在的情况下进行量子通道的资源分配成为了一个亟待解决的问题。

基于此，需要一种能够实现在多个不同规模的CQEDN存在的情况下，对量子通道进行资源分配的方案。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种量子通道资源分配方法、装置和电子设备。

基于上述目的，本申请提供了量子通道资源分配方法，应用于网络中的通信节点；所述方法包括：

基于网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定纠缠分发源的纠缠资源；

在纠缠分发源连接的各个通信节点中，确定未被占用的通信节点的波长资源；

解析到达网络的任务请求，得到该任务请求的虚拟路径和资源需求；

利用纠缠资源和资源需求，并根据虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；以及

响应于确定候选量子通道中每个通信节点的波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将波长资源和纠缠资源的占用状态更新至虚拟拓扑中。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种量子通道资源分配装置，包括：拓扑抽象模块、纠缠通道判定模块、候选量子通道模块、波长分配模块和阻塞判定模块；

其中，拓扑抽象模块，被配置为基于网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定纠缠分发源的纠缠资源；

解析判定模块，被配置为解析到达网络的任务请求，得到该任务请求的虚拟路径和资源需求；

候选量子通道模块，被配置为利用纠缠资源和资源需求，并根据虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；

波长分配模块，被配置为响应于确定候选量子通道中每个通信节点的波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将波长资源和纠缠资源的占用状态更新至虚拟拓扑中；

阻塞判定模块，被配置为对在通信节点之间构建纠缠通道的合法性进行判断；

响应于确定构建纠缠通道合法，进行候选量子通道的筛选；

响应于构建纠缠通不道合法，确定任务请求被阻塞；以及

响应于候选量子通道中任一通信节点的波长资源为空，确定任务请求被阻塞。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述的量子通道资源分配方法。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其中，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述量子通道资源分配方法。

从上面所述可以看出，本申请提供的量子通道资源分配方法、装置和电子设备，基于多个CQEDN共存的情况下，综合考虑了多个纠缠分发源的不同位置和纠缠分发范围，以及每个通信节点的位置，来进行网络拓扑抽象；并根据物理路径、虚拟路径和设计的跳数阈值，在建立量子通道之前，对构建纠缠通道的合法性进行判定，使得建立的量子通道更具稳定性，并依据资源需求和资源占用情况为量子通道分配资源的同时，为虚拟拓扑中路径状态进行更新，从而实现了在多个CQEDN融合的场景下，进行量子通道的资源分配。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的量子通道的资源分配方法的流程图；

图2为本申请实施例的量子通道的资源分配装置模块示意图；

图3为本申请实施例的量子通信的通道示意图；

图4为本申请实施例的CQEDN的物理拓扑图；

图5为本申请实施例的CQEDN的虚拟拓扑图；

图6为本申请实施例的量子通道的路由计算流程图；

图7为本申请实施例的量子通道的资源分配流程图；

图8为本申请实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请的实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请的实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如背景技术部分所述，相关的量子通道的资源分配方法还难以满足实际场景中基于量子纠缠态的通信需要。

申请人在实现本申请的过程中发现，相关的量子通道资源分配方法存在的主要问题在于：每个CQEDN(集中式量子纠缠分发网络)利用一个纠缠分发源的有效纠缠分发范围，对所有用户也即通信节点产生偏振纠缠光子对，形成一个有效纠缠分发范围内的全连接网络。然而，随着网络技术的发展和网络规模的不断扩大，出现了多个不同规模的CQEDN同时存在，并互相融合的场景。同时，由于纠缠分发源具有有限分发距离这一特性，导致大规模的CQEDN无法实现通过一个纠缠分发源分发纠缠对的场景，而必须通过多个CQEDN进行通信。基于此场景，如何高效的对CQEDN资源进行量子通道的资源分配成为了一个亟待解决的问题。

可以理解，该方法可以通过任何具有计算、处理能力的装置、设备、平台、设备集群来执行。

以下，通过具体地实施例，来详细说明本申请的技术方法。

参考图1，本申请一个实施例的量子通道的资源分配方法，包括以下步骤：

步骤S101、基于所述网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合所述纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个所述网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定所述纠缠分发源的纠缠资源；以及，在所述纠缠分发源连接的各个所述通信节点中，确定未被占用的所述通信节点的波长资源。

在本申请中，量子通道的资源分配方法应用于量子纠缠分发网络，在本实施例中，具体地，以CQEDN(集中式量子纠缠分发网络)为例。

根据图3示出的，在本实施例中的集中式量子纠缠分发网络包括：ECh(纠缠通道)、CCh(经典通道)和QCh(量子通道)。

其中，在量子纠缠分发网络中，ECh由纠缠光子对建立，以完成集中式量子纠缠分发网络中量子通信的隐形传态，QCh用于纠缠光子的分发，CCh用于发送贝尔态测量结果。

在本申请的实施例中，CQEDN中存在多个纠缠分发源，以及多个通信节点，其中，纠缠分发源将在其有效范围内，也即纠缠分发范围内产生纠缠光子对，并将纠缠光子对分发在有效距离内；通信节点可以接收和操作纠缠光子并进行纠缠交换和隐形传态，同时，网络节点能够传输测量结果和相关的网络控制信息。

首先，需要对整个CQEDN进行网络拓扑抽象，以得到虚拟拓扑，也即虚拟拓扑网络的结构。

具体地，由于在CQEDN中，各个通信节点均可作为源节点和宿节点，因此每个通信节点均可遍历CQEDN中的各个通信节点和各个纠缠分发源，并记录各个通信节点和各个纠缠分发源在网络中的物理位置，并获得该CQEDN的物理拓扑，也即物理拓扑网络的结构。

进一步地，确认各个纠缠分发源的纠缠分发范围，并记录。

在本实施例中，对于CQEDN中的每个通信节点，均可具备上述所记录的信息。

进一步地，根据纠缠分发源的位置和纠缠分发范围，可以得知处于各个纠缠分发源的有效范围的具体物理区域，并结合上述记录的通信节点的物理位置，可以得知在每个纠缠分发范围内的具体通信节点。

进一步地，遍历CQEDN的物理拓扑中各条链路，对于链路两端均不在同一个纠缠分发范围内的，则将该链路抽象化断开。

进一步地，令在同一纠缠分发范围内的通信节点，以两两组合的方式，在任意两个通信节点之间均组成纠缠光子对，在本实施例中也称纠缠对，在每对纠缠对之间以虚拟直连链路连接，并去掉纠缠分发源。

进一步地，将得到的结构作为虚拟拓扑，并由CQEDN中的每个通信节点记录该虚拟拓扑。

其中，当通信节点同时位于两个不同的纠缠分发范围内时，则该通信节点可以作为中间节点，并可以同时与属于两个不同纠缠分发范围内的通信节点以虚拟直连链路连接。

进一步地，将在同一纠缠分发范围内的通信节点所形成的所有虚拟直连链路的资源整合，形成虚拟直连链路组，其中，在虚拟直连链路组内的资源共享。

进一步地，确定CQEDN中每个纠缠分发源的纠缠资源，并在与该纠缠分发源相连接的通信节点之间的链路中，确定其未被占用的波长资源。

其中，纠缠资源为纠缠光子对，由纠缠分发源发送至各个通信节点，因此也可描述通信节点的纠缠资源；进一步地，获知纠缠资源和波长资源状态的操作在顺序上仅仅是示例性的，该操作也可以在上述遍历各个通信节点和各个纠缠分发源时进行。

在本申请的实施中，以图4所示的一个CQEDN的物理拓扑作为本申请的一个示例。

其中，图4示出的CQEDN中，具备通信节点A、通信节点B、通信节点C、通信节点D、通信节点E、通信节点F、通信节点G和通信节点H；以及，纠缠分发源SN1和SN2；r1为SN1的纠缠分发范围，r2为SN2的纠缠分发范围。

进一步地，以通信节点B为例，分别与通信节点A、通信节点B和通信节点C均组合为纠缠对，并在每组纠缠对之间以虚拟直连链路连接，得到虚拟链路：L_A-B、L_B-C和L_B-C。

进一步地，在图4中CQEDN内的所有纠缠对之间生成虚拟直连链路，并在去掉纠缠分发源SN1和SN2后，得到如图5所示的虚拟拓扑。

其中，通信节点D同时属于r1和r2，因此通信节点D既与通信节点A、通信节点B和通信节点C形成纠缠对，也与通信节点E、通信节点F、通信节点G和通信节点H形成纠缠对。

进一步地，通信节点C属于r1，通信节点H属于r2，因此将在物理拓扑中的通信节点C与通信节点H之间的连接虚拟化断开。

进一步地，将每个在r1内的通信节点所形成的虚拟直连链路的资源整合，形成虚拟直连链路组，在虚拟直连链路组内的资源共享。

步骤S102、解析到达所述网络的任务请求，得到该所述任务请求的虚拟路径和资源需求。

在本申请的实施例中，基于建立的虚拟拓扑，可以进行下一步的量子通道的路由计算，其中，可以包括：对于任务解析，判断构建ECh合法性，和判断纠缠资源充足性三个部分。

在本实施例中，根据图5所示，在任务请求到达CQEDN时，通过对任务请求的解析，可以得到该任务请求的任务属性，其中，可以包括：该任务请求的源节点、宿节点、任务开始时间、任务持续时间等，以及，包括波长资源、纠缠资源需求等在内的需求资源需求等。

进一步地，如图5所示，上述的获知CQEDN中纠缠资源和波长资源状态的操作，在顺序上可以在此处执行，也即在解析任务请求后执行。

进一步地，根据该任务请求的源节点和宿节点，可以得到在物理拓扑中执行该任务请求的全部物理路径，以及，在虚拟拓扑中的全部虚拟路径。

进一步地，根据每条路径的跳数，挑选出最短的物理路径和最短的虚拟路径，也即，在物理路径中挑选出跳数最少的，并在虚拟路径中挑选出跳数最少的。

进一步地，当最短的物理路径与最短的虚拟路径在跳数上相等时，为理想状态，并可以直接使用物理路径作为构建ECh的路径；当最短的物理路径与最短的虚拟路径在跳数上相差不大时，可以使用虚拟路径作为构建ECh的路径；当最短的物理路径与最短的虚拟路径在跳数上相差过大时，则不便在任何路径中构建ECh，因此，可以根据实际需求预先设置跳数阈值，作为判定上述构建ECh的合法性的标准。

进一步地，计算最短的物理路径与最短的虚拟路径在跳数上的差值，作为跳数差值，并取得该跳数差值的绝对值。

其中，当具备多条跳数相等且最少的物理路径，可以在跳数最少且相等的这些物理路径中随机选取；同样地，当具备多条跳数相等且最少的虚拟路径，可以在跳数最少且相等的这些虚拟路径中随机选取。

进一步地，如图5示出的，当跳数差值的绝对值小于等于跳数阈值时，则构建ECh的操作合法，可以继续进行下述的候选量子通道的筛选，并进一步执行Ech的预构建；当跳数差值大于预设的跳数阈值时，则判定构建ECh的操作不合法，该任务请求阻塞，并无法进一步启动纠缠通道的预构建。

在本实施例中，以图4示出的物理拓扑和图5示出的虚拟拓扑作为示例，在本示例中，到达该CQEDN的任务请求Re的源节点为通信节点A，宿节点为通信节点G；并且将跳数阈值设置为1。

进一步地，在图4的物理拓扑中，最短的物理路径为：连接通信节点A通信节点C、通信节点H和通信节点G的路径P_A-C-H-G，其跳数为3跳。

进一步地，在图5的虚拟拓扑中，最短的虚拟路径为：连接通信节点A通信节点D和通信节点G的路径P_A-D-G，其跳数为2跳。

进一步地，P_A-C-H-G与P_A-D-G之间的跳数差值的绝对值为1，不大于预设的跳数阈值，因此，可以判定使用P_A-D-G构建ECh合法，并进行下一步的筛选。

步骤S103、利用所述纠缠资源和所述资源需求，并根据所述虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道。

在本申请的实施例中，基于确定构建ECh合法，可以进一步判断所选虚拟路径的纠缠资源充足性。

具体地，在所选出的最短虚拟路径中，遍历该路径中每一跳的通信节点，并判断其中每个通信节点与纠缠分发源之间未被占用的的纠缠资源情况。

具体地，当所选出的最短虚拟路径中每一跳的通信节点与纠缠分发源之间未被占用的的纠缠资源，均在任务持续时间内大于任务请求的资源需求，则认为该虚拟路径的纠缠资源充足，并将该虚拟路径作为候选量子通道。

进一步地，当所选出的最短虚拟路径中任一一跳的通信节点与纠缠分发源之间未被占用的的纠缠资源，在任务持续时间内小于任务请求的资源需求，则判定该虚拟路径的纠缠资源不充足。

进一步地，根据图6示出的，当所选出的最短虚拟路径的纠缠资源不充足时，则将该纠缠资源不充足的虚拟路径在虚拟拓扑中抽象化断开。

需要说明的是，由于纠缠资源的分配，是由纠缠分发源同时分配至两个通信节点，也即一对纠缠对，因此，当某一通信节点与纠缠分发源之间的纠缠资源不充足，也意味着在这对纠缠对中的另一通信节点与纠缠分发源之间的纠缠资源同样不充足；进一步地，将纠缠资源不充足的虚拟路径抽象化断开，具体地，是将该纠缠对之间的链路断开。

进一步地，在剩余的其他虚拟路径中，选出次短的虚拟路径，也即剩余虚拟路径中跳数最少的，并再次对所选出的虚拟路径进行构建ECh合法性的判断，以及资源充足性的判断，直到所选出的虚拟路径的纠缠资源充足，并将该虚拟路径作为候选量子通道。

其中，当虚拟拓扑中存在多条跳数相等且最少的所述虚拟路径时，则在跳数最少的所述虚拟路径中随机选择。

在本实施例中，以图5示出的虚拟拓扑，和上述的任务请求Re作为示例。

其中，判断所选虚拟路径的资源充足性，包括：

沿所选出的虚拟路径P_A-D-G，分别判断：纠缠分发源SN1与通信节点A之间的链路L_SN1-A未被占用的纠缠资源是否充足，纠缠分发源SN1与通信节点D之间的链路L_SN1-D未被占用的纠缠资源是否充足，判断纠缠分发源SN2与通信节点D之间的链路L_SN2-D未被占用的纠缠资源是否充足，判断纠缠分发源SN2与通信节点G之间的链路L_SN2-G未被占用的纠缠资源是否充足。

进一步地，当{L_SN1-A，L_SN1-D}和{L_SN2-D，L_SN2-G}的纠缠资源均充足时，则判定P_A-D-G未被占用的纠缠资源充足，并将P_A-D-G作为候选量子通道。

进一步地，若其中任意链路中未被占用的纠缠资源是不否充时，例如，若L_SN2-D的纠缠资源不充足，则同样意味着L_SN2-G的纠缠资源补充足。

进一步地，将链路L_D-G虚拟化断开，并在图5的虚拟拓扑中，剩余的虚拟路径中选出跳数最短的，在本示例中，可以选择P_A-D-H-G再次进行构建ECh合法性的判断。

进一步地，所选出的虚拟路径P_A-D-H-G与上述的物理路径P_A-C-H-G之间跳数差值的绝对值为0，不大于跳数阈值1，则构建ECh合法。

进一步地，沿所选路径P_A-D-H-G，分别判断{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}的纠缠资源在任务持续时间内是否可以满足资源需求，如若可以满足，则将P_A-D-H-G作为候选量子通道。

步骤S104、响应于确定所述候选量子通道中每个所述通信节点的所述波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将所述波长资源和所述纠缠资源的占用状态更新至所述虚拟拓扑中。

在本申请的实施例中，根据图7示出的，在确定上述候选量子通道后，可以进行量子通道的波长资源分配。

具体地，基于确定的候选量子通道，可以确定该候选量子通道中每个通信节点与纠缠节点之间的链路。

进一步地，判断每个通信节点的波长资源是否为空。

具体地，遍历该候选量子通道，分别判断每个通信节点与纠缠节点之间链路的波长资源是否为空。

进一步地，若上述各个链路中的波长资源均不为空时，根据图7示出的，可以将该候选量子通道判定为实际量子通道。

进一步地，可以为实际量子通道中的每个通信节点与纠缠分发源之间的链路分配适合执行任务请求的波长资源。

进一步地，若其中任意链路的波长资源为空时，也即波长资源被占用时，则判定该候选量子通道不具备执行该任务请求的条件，该任务请求阻塞，并直接结束波长资源分配。

进一步地，基于本次任务请求下，在完成量子通道的波长资源分配后，降量子通道中所占用的波长资源，以及上述的纠缠资源均更新至CQEDN的虚拟拓扑中，以便在下一次任务请求中，再次进行量子通道的资源分配时使用。

进一步地，基于上述对ECh的预构建，并基于已分配波长资源的实际量子通道，可以完成量子的隐形传态。

在本实施例中，仍以图5示出的虚拟拓扑，和上述的任务请求Re作为示例。

基于上述确定的候选量子通道P_A-D-H-G，并基于其中的链路：{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}，分别判断每个链路的波长资源是否为空。

进一步地，若链路：{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}的波长资源均不为空，则将P_A-D-H-G确定为实际量子通道，并进一步对为各个链路：{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}分配适合任务请求Re的波长资源。

进一步地，若{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}中的任意链路的波长资源为空，则判定P_A-D-H-G不可作为执行任务请求Re的实际量子通道，并且判定Re的任务阻塞，结束量子通道的波长资源分配。

进一步地，将链路：{L_SN1-A，L_SN1-D}、{L_SN2-D，L_SN2-H}和{L_SN2-H，L_SN2-G}所占用的波长资源，以及纠缠资源，均更新至该CQEDN的虚拟拓扑中。

进一步地，基于上述预建立的纠缠通道，以及已分配波长资源的P_A-D-H-G，完成Re在CQEDN中的隐形传态。

可见，本申请的实施例的量子通道的资源分配方法，基于多个CQEDN共存的情况下，综合考虑了多个纠缠分发源的不同位置和纠缠分发范围，以及每个通信节点的位置，来进行网络拓扑抽象；并根据物理路径、虚拟路径和设计的跳数阈值，在建立量子通道之前，对构建纠缠通道的合法性进行判定，使得建立的量子通道更具稳定性，并依据资源需求和资源占用情况为量子通道分配资源的同时，为虚拟拓扑中路径状态进行更新，从而实现了在多个CQEDN融合的场景下，进行量子通道的资源分配。

需要说明的是，本申请的实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请的实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请的实施例还提供了一种量子通道的资源分配装置。

参考图2，所述量子通道的资源分配装置，应用于网络中的通信节点，包括：拓扑抽象模块、解析模块、候选量子通道模块、波长分配模块和阻塞判定模块；

其中，所述拓扑抽象模块201，被配置为为基于所述网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合所述纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个所述网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定所述纠缠分发源的纠缠资源；以及，在所述纠缠分发源连接的各个所述通信节点中，确定未被占用的所述通信节点的波长资源；

所述解析模块202，被配置为解析到达所述网络的任务请求，得到该所述任务请求的虚拟路径和资源需求；

所述候选量子通道模块203，被配置为利用所述纠缠资源和所述资源需求，并根据所述虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；

所述波长分配模块204，被配置为响应于确定所述候选量子通道中每个所述通信节点的所述波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将所述波长资源和所述纠缠资源的占用状态更新至所述虚拟拓扑中；

所述阻塞判定模块205，被配置为：对在通信节点之间构建纠缠通道的合法性进行判断；应于确定构建所述纠缠通道合法，进行所述候选量子通道的筛选；响应于构建所述纠缠通不道合法，确定所述任务请求被阻塞；以及，响应于所述候选量子通道中任一所述通信节点的所述波长资源为空，确定所述任务请求被阻塞。

作为一个可选的实施例，所述抽象拓扑模块201，具体被配置为对整个CQEDN进行网络拓扑抽象，以得到虚拟拓扑，也即虚拟拓扑网络的结构。

进一步地，确认各个纠缠分发源的纠缠分发范围，并记录。

作为一个可选的实施例，所述解析模块202，具体被配置为基于建立的虚拟拓扑，可以进行下一步的量子通道的路由计算，其中，可以包括：对于任务解析，判断构建ECh合法性，和判断纠缠资源充足性三个部分；其中，对于构建ECh合法性的判断由阻塞判定模块205进行。

进一步地，如图5示出的，当跳数差值的绝对值小于等于跳数阈值时，则构建ECh的操作合法，可以继续进行下述的候选量子通道的筛选，并进一步执行Ech的预构建。

进一步地，如图2所示，基于连接的阻塞判定模块205，当跳数差值大于预设的跳数阈值时，则判定构建ECh的操作不合法，则该任务请求阻塞，并无法进一步启动纠缠通道的预构建。

作为一个可选的实施例，所述候选量子通道模块203，具体被配置为基于确定构建ECh合法，可以进一步判断所选虚拟路径的资源充足性。

其中，判断所选虚拟路径的资源充足性，包括：

作为一个可选的实施例，所述波长分配模块204，具体被配置为根据图7示出的，在确定上述候选量子通道后，可以进行量子通道的波长资源分配。

进一步地，判断每个通信节点的波长资源是否为空。

进一步地，如图2所示，基于连接的阻塞判定模块205，若其中任意链路的波长资源为空时，也即波长资源被占用时，则判定该候选量子通道不具备执行该任务请求的条件，该任务请求阻塞，并直接结束波长资源分配。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请的实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的量子通道的资源分配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的量子通道的资源分配方法。

图8示出了本实施例所提供的一种更为具体地电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本申请实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本申请实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的量子通道的资源分配方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的量子通道的资源分配方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请的实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请的实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请的实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请的实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本申请的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请的实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种量子通道的资源分配方法，应用于网络中的通信节点；

所述方法包括：

基于所述网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合所述纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个所述网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定所述纠缠分发源的纠缠资源；

在所述纠缠分发源连接的各个所述通信节点中，确定未被占用的所述通信节点的波长资源；

解析到达所述网络的任务请求，得到该所述任务请求的虚拟路径和资源需求；

利用所述纠缠资源和所述资源需求，并根据所述虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；以及

响应于确定所述候选量子通道中每个所述通信节点的所述波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将所述波长资源和所述纠缠资源的占用状态更新至所述虚拟拓扑中。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对在通信节点之间构建纠缠通道的合法性进行判断；

响应于确定构建所述纠缠通道合法，进行所述候选量子通道的筛选；响应于构建所述纠缠通不道合法，确定所述任务请求被阻塞；以及

响应于所述候选量子通道中任一所述通信节点的所述波长资源为空，确定所述任务请求被阻塞。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对整个网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，包括：

遍历所述网络，并记录各个所述通信节点和各个所述纠缠分发源的物理位置，

记录每个所述纠缠分发源各自的纠缠分发范围；

遍历所述网络中的每条链路，响应于确定链路两端均不在同一所述纠缠分发范围内，将该链路抽象化断开；

将在同一所述纠缠分发范围内的所述通信节点以两两组合的方式，组成纠缠对，在所述纠缠对之间以虚拟链路的方式进行直连连接，并去掉所述纠缠分发源，得到虚拟拓扑。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述解析到达所述网络的任务请求，包括：

基于对所述任务请求的解析，得到该任务请求的源节点和宿节点；

在所述网络中，根据所述源节点和所述宿节点，得到执行该所述任务请求的全部物理路径；以及

在所述虚拟拓扑中，根据所述源节点和所述宿节点，得到执行该所述任务请求的全部所述虚拟路径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对在通信节点之间构建纠缠通道的合法性进行判断，包括：

挑选出跳数最少的所述物理路径和跳数最少的所述虚拟路径；

计算跳数最少的所述物理路径与跳数最少的所述虚拟路径之间的跳数差值；

响应于所述跳数差值的绝对值小于等于预先设置的跳数阈值，确定构建所述纠缠通道合法；

响应于所述跳数差值的绝对值大于预先设置的所述跳数阈值，确定构建所述纠缠通道不合法；

其中，响应于确定存在多条跳数相等且最少的所述物理路径，在跳数最少的所述物理路径中随机选择；

响应于确定存在多条跳数相等且最少的所述虚拟路径，在跳数最少的所述虚拟路径中随机选择。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筛选出候选量子通道，包括：

响应于确定跳数最少的所述虚拟路径中未被占用的所述纠缠资源大于等于所述资源需求，将跳数最少的所述虚拟路径作为所述候选量子通道；

响应于确定跳数最少的所述虚拟路径中未被占用的所述纠缠资源小于所述资源需求，将该所述虚拟路径在所述虚拟拓扑中抽象化断开，并在剩余的所述虚拟路径中获取跳数最少的，再次执行所述构建纠缠通道的合法性的判断；

比较所述纠缠资源和所述资源需求；

其中，响应于确定存在多条跳数相等且最少的所述虚拟路径，在跳数最少的所述虚拟路径中随机选择。

7.一种量子通道的资源分配装置，应用于网络中的通信节点；

所述装置包括：拓扑抽象模块、解析模块、候选量子通道模块和波长分配模块；

其中，所述拓扑抽象模块，被配置为基于所述网络中各个通信节点和各个纠缠分发源的位置，结合所述纠缠分发源的纠缠分发范围，对整个所述网络进行网络拓扑抽象，得到虚拟拓扑，并确定所述纠缠分发源的纠缠资源；

所述解析模块，被配置为解析到达所述网络的任务请求，得到该所述任务请求的虚拟路径和资源需求；

所述候选量子通道模块，被配置为利用所述纠缠资源和所述资源需求，并根据所述虚拟路径的跳数，筛选出候选量子通道；

所述波长分配模块，被配置为响应于确定所述候选量子通道中每个所述通信节点的所述波长资源均不为空，将候选量子通道作为实际量子通道，并将所述波长资源和所述纠缠资源的占用状态更新至所述虚拟拓扑中。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括：

响应于确定构建所述纠缠通道合法，进行所述候选量子通道的筛选；

响应于构建所述纠缠通不道合法，确定所述任务请求被阻塞；以及

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至6任一所述方法。