論文の概要: Design of a Quantum-Repeater using Quantum-Circuits and benchmarking its
performance on an IBM Quantum-Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.04584v2
- Date: Thu, 14 Oct 2021 21:43:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 02:44:38.825726
- Title: Design of a Quantum-Repeater using Quantum-Circuits and benchmarking its
performance on an IBM Quantum-Computer
- Title（参考訳）: 量子回路を用いた量子リピータの設計とIBM量子コンピュータの性能ベンチマーク
- Authors: Sowmitra Das, Md. Saifur Rahman, Mahbub Majumdar
- Abstract要約: 量子リピータの回路レベル実装について報告し、このプロトコルをIBMのクラウド量子コンピュータであるIBMQ上でベンチマークする。
実験の結果, 完全オンチップ量子リピータにおける共有ベルペアの忠実度は26%で, 収率49%であった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9447311464267876
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum communication relies on the existence of entanglement between two
nodes of a network. However, due to its fragile nature, it is nearly impossible
to establish entanglement at large distances through the direct transmission of
qubits. Quantum repeaters have been proposed to solve this problem, which
split-up the network to create small-scale entangled links and then connect
them up to create the large-scale link. As researchers race to establish
entanglement over larger and larger distances, it becomes essential to gauge
the performance and robustness of the different protocols that have been
proposed to design a quantum repeater, before deploying them in real life.
Currently available noisy quantum computers are ideal for this task, as they
can emulate the noisy environment in a quantum communication channel, and
provide a measure for how the protocols will perform on real-life hardware. In
this paper, we report the circuit-level implementation of the complete
architecture of a quantum repeater, and benchmark this protocol on IBM's cloud
quantum computer - IBMQ. Our experiments indicate a 26% fidelity of shared
bell-pairs for a complete on-chip quantum repeater with a yield of 49%. We also
compare these results with simulation data from IBM Qiskit. The results of our
experiments provide a quantitative measure for the fidelity of entanglement
that currently available repeaters can establish. In addition, the proposed
circuit-implementation provides a robust benchmark for state-of-the-art quantum
computing hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子通信は、ネットワークの2つのノード間の絡み合いの存在に依存している。
しかし、その脆弱な性質から、量子ビットの直接伝送によって、遠距離で絡み合いを確立することはほぼ不可能である。
この問題を解決するために量子リピータが提案されており、ネットワークを分割して小さな絡み合ったリンクを生成し、それを接続して大規模なリンクを生成する。
研究者がより大きく大きな距離で絡み合うように競争するにつれ、量子リピータを設計するために提案された異なるプロトコルの性能と堅牢性を実生活に展開する前に測定することが不可欠となる。
現在利用可能なノイズ量子コンピュータは、量子通信チャネル内のノイズ環境をエミュレートできるため、このタスクに理想的であり、プロトコルが実際のハードウェアでどのように機能するかの指標を提供する。
本稿では、量子リピータの完全なアーキテクチャの回路レベル実装について報告し、このプロトコルをIBMのクラウド量子コンピュータであるIBMQ上でベンチマークする。
実験の結果,49%の完全なオンチップ量子リピータに対するベルパイアの26%の信頼度が得られた。
また、これらの結果をIBM Qiskitのシミュレーションデータと比較する。
実験の結果は,現在利用可能なリピータが確立できるエンタングルメントの忠実度を定量的に測定できる。
さらに、提案された回路実装は最先端の量子コンピューティングハードウェアのための堅牢なベンチマークを提供する。
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