論文の概要: All-Optical Long-Distance Quantum Communication with
Gottesman-Kitaev-Preskill qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.14876v2
- Date: Mon, 2 Aug 2021 04:07:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 14:29:29.952189
- Title: All-Optical Long-Distance Quantum Communication with
Gottesman-Kitaev-Preskill qubits
- Title（参考訳）: Gottesman-Kitaev-Preskill qubitsを用いた全光長距離量子通信
- Authors: Kosuke Fukui, Rafael N. Alexander, Peter van Loock
- Abstract要約: 量子リピータは、長距離量子通信を実現するための有望なプラットフォームである。
本稿では, Gottesman-Kitaev-Preskill qubits を用いた量子リピータプロトコルの実装を検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum repeaters are a promising platform for realizing long-distance
quantum communication and thus could form the backbone of a secure quantum
internet, a scalable quantum network, or a distributed quantum computer.
Repeater protocols that encode information in single- or multi-photon states
are limited by transmission losses and the cost of implementing entangling
gates or Bell measurements. In this work, we consider implementing a quantum
repeater protocol using Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) qubits. These qubits
are natural elements for quantum repeater protocols, because they allow for
deterministic Gaussian entangling operations and Bell measurements, which can
be implemented at room temperature. The GKP encoding is also capable of
correcting small displacement errors. At the cost of additional Gaussian noise,
photon loss can be converted into a random displacement error channel by
applying a phase-insensitive amplifier. Here we show that a similar conversion
can be achieved in two-way repeater protocols by using phase-sensitive
amplification applied in the post-processing of the measurement data, resulting
in less overall Gaussian noise per (sufficiently short) repeater segment. We
also investigate concatenating the GKP code with higher level qubit codes while
leveraging analog syndrome data, post-selection, and path-selection techniques
to boost the rate of communication. We compute the secure key rates and find
that GKP repeaters can achieve a comparative performance relative to methods
based on photonic qubits while using orders-of-magnitude fewer qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子リピータは、長距離量子通信を実現するための有望なプラットフォームであり、セキュアな量子インターネット、スケーラブルな量子ネットワーク、分散量子コンピュータのバックボーンを形成することができる。
単一または多光子状態の情報をエンコードするリピータプロトコルは、送信損失とエンタングゲートやベル測定の実装コストによって制限される。
本稿では,Gottesman-Kitaev-Preskill(GKP)量子ビットを用いた量子リピータプロトコルの実装を検討する。
これらの量子ビットは、室温で実装できる決定論的ガウス絡み操作とベル測定を可能にするため、量子反復プロトコルの自然な要素である。
GKP符号化は、小さな変位誤差を修正することもできる。
追加のガウス雑音の場合、位相非感光増幅器を適用することにより、光子損失をランダムな変位誤差チャネルに変換することができる。
ここでは、測定データの後処理に適用される位相感度増幅を用いて、同様の変換を双方向リピータプロトコルで実現できることを示し、結果として、(十分短い)リピータセグメント当たりのガウスノイズが小さくなることを示す。
また,gkp コードを高レベルな qubit コードと結合し,アナログシンドロームデータ,ポスト選択,パス選択技術を用いて通信速度の向上を図る。
安全な鍵レートを計算し、gkpリピータが光量子ビットに基づく方法と比較して、最小の量子ビットを使用して比較性能を達成できることを見いだす。
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