論文の概要: Overcoming the repeaterless bound in continuous-variable quantum communication without quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.03586v1
• Date: Sat, 8 May 2021 04:02:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 03:26:57.254043
• Title: Overcoming the repeaterless bound in continuous-variable quantum communication without quantum memories
• Title（参考訳）: 量子メモリのない連続可変量子通信におけるリピータレスバウンダリの克服
• Authors: Matthew S. Winnel, Joshua J. Guanzon, Nedasadat Hosseinidehaj, Timothy C. Ralph
• Abstract要約: 量子通信の大きな問題の1つは、長距離で高いレートを達成する方法である。 我々は,連続変数プロトコルを導入し,連続的なリピータ・バウンダリや単一リピータ・バウンダリのように拡張する。 提案手法は,量子メモリを用いて,より長いリピータチェーンに拡張可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: One of the main problems in quantum communications is how to achieve high rates at long distances. Quantum repeaters, i.e., untrusted, intermediate relay stations, are necessary to overcome the repeaterless bound which sets the fundamental rate-distance limit of repeaterless communications. In this work, we introduce a continuous-variable protocol which overcomes the repeaterless bound and scales like the single-repeater bound using just one linear-optical device called a "quantum scissor", combining the entanglement distillation and entanglement swapping elements of previous repeater proposals into a single step, thus, removing the need for quantum memories. Implementing a standard continuous-variable quantum key distribution protocol using our repeater we predict key rates which surpass the repeaterless bound. Our protocol works well for non-ideal single-photon sources and non-ideal single-photon detectors, and can tolerate some level of excess noise, making our protocol implementable with existing technology. We show that our scheme can be extended to longer repeater chains using quantum memories, using less physical resources than previous schemes. Furthermore, for applications beyond key distribution, our scheme generalises to higher order and distils more entanglement at the cost of a reduced probability of success.
• Abstract（参考訳）: 量子通信の大きな問題の1つは、長距離で高いレートを達成する方法である。 非信頼の中間中継局である量子リピータは、リピータレス通信の基本レート距離制限を設定するリピータレス境界を克服するために必要である。 本研究では,「量子サイザー」と呼ばれる1つの線形光学装置を用いて,リピータバウンドのようなリピータレスバウンドとスケールを克服し,従来のリピータ提案要素のエンタングル蒸留とエンタングル交換を組み合わせた連続変数プロトコルを導入し,量子メモリの必要性を解消した。 リピータを用いた標準連続可変量子鍵分布プロトコルの実装により、リピータレスバウンダリを超えるキーレートを予測する。 提案プロトコルは,非理想的単一光子源および非理想的単一光子検出器に対して良好に動作し,ある種の余分なノイズを許容し,既存の技術で実装できる。 提案手法は,従来の手法よりも少ない物理資源で,量子メモリを用いてより長いリピータチェーンに拡張できることを示す。 さらに, 鍵分布以外のアプリケーションに対しては, 高階に一般化し, 成功確率を低減したコストでより絡み合いを解消する。

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