Year: 2026
Type: dissertation
Abstract: Este Trabajo de Fin de Grado, titulado "Arquitectura y Modelado de Redes de Distribución de Recursos Cuánticos", tiene como objetivo diseñar, implementar y evaluar un entorno de simulación para el estudio de la distribución de recursos cuánticos en el contexto del futuro Internet Cuántico. El trabajo se sitúa en el punto intermedio entre la teoría de protocolos cuánticos y la experimentación física, utilizando un entorno simulado que permite analizar topologías, parámetros físicos y flujos de comunicación de forma controlada. La propuesta se sustenta sobre SimulaQron como motor de simulación de la capa física, al que se superpone una capa de control distribuida. Esta capa se implementa mediante comunicaciones clásicas estructuradas en formato JSON (a través de requests) y canales internos (sockets) para coordinar las operaciones sobre los qubits virtuales. Sobre esta base se construye un entorno modular que integra tres elementos principales: la capa física simulada, la capa de control que gestiona las operaciones y una interfaz de configuración y visualización que permite definir escenarios, monitorizar el estado de la red y analizar los resultados, dada una arquitectura. A lo largo del trabajo se describen las topologías simuladas (lineal, completa e híbrida), los parámetros físicos considerados (distancia, fidelidad inicial, latencia, probabilidad de generación, tiempos de coherencia) y los protocolos básicos implementados (generación de pares EPR, entanglement swapping y purificación). Se detallan también los modos de funcionamiento local y en línea, que permiten tanto pruebas locales básicas como simulaciones cuánticas distribuidas en distintas máquinas, reproduciendo de forma más fiel las comunicaciones clásicas entre nodos y con un nodo maestro. Finalmente, se analizan las simulaciones realizadas y las métricas obtenidas (latencia, tasa de éxito, fidelidad), así como la reproducibilidad y sensibilidad del entorno frente a variaciones en los parámetros. Se discuten las limitaciones del modelo simulado y el impacto potencial del entorno desde una perspectiva tecnológica, académica y personal, y se plantean posibles líneas futuras de trabajo orientadas a la integración con modelos físicos más complejos y, en última instancia, con hardware cuántico real. ABSTRACT This Final Degree Project, titled “Architecture and Modelling of Quantum Resource Distribution Networks”, aims to design, implement, and evaluate a simulation framework for studying architectures dedicated to the distribution of quantum resources in the context of the future Quantum Internet. The work is positioned between the theoretical study of quantum communication protocols and practical experimentation, relying on a simulated environment that enables controlled analysis of topologies, physical parameters, and communication flows. The proposal builds upon SimulaQron as the simulation engine for the physical layer, on top of which a distributed control layer is implemented. This layer is realized through classical communication structured in JSON format (via requests) and internal channels (sockets) used to coordinate operations on virtual qubits. On this foundation, a modular framework is developed that in tegrates three main components: the simulated physical layer, the control layer that manages operations, and a configuration and visualization interface that allows defining scenarios, monitoring the network state, and analyzing results for a given architecture. The project describes the simulated topologies (linear, fully connected, and hybrid), the physical parameters considered (distance, initial fidelity, latency, generation probability, coherence times), and the basic protocols implemented (EPR2 pair generation, entanglement swapping, and purification). The offline and on line operating modes are also detailed, enabling both basic local tests and distributed quantum simulations across multiple machines, more faithfully reproducing classical communication between nodes and with a master node. Finally, the simulations performed and the metrics obtained (latency, success rate, fidelity) are analyzed, together with the reproducibility and sensitivity of the environment under parameter variations. The limitations of the simulated model and the potential impact of the framework from technological, academic, and personal perspectives are discussed. Possible future lines of work are proposed, aimed at integrating more complex physical models and, ultimately, real quantum hardware.
Author: Cortés de María, Luis
Language: Spanish
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7141783399