論文の概要: Multiplexed quantum repeaters based on dual-species trapped-ion systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.06707v2
- Date: Sat, 26 Feb 2022 02:26:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 04:26:53.581305
- Title: Multiplexed quantum repeaters based on dual-species trapped-ion systems
- Title（参考訳）: 二重種トラップイオン系に基づく多重量子リピータ
- Authors: Prajit Dhara, Norbert M. Linke, Edo Waks, Saikat Guha, Kaushik P.
Seshadreesan
- Abstract要約: トラップイオンは、長い量子ビットコヒーレンス時間を持つ量子情報処理のための高度な技術プラットフォームを形成する。
これらの特徴は、量子コンピューティングだけでなく、量子ネットワークにも魅力的である。
特定の目的のトラップイオンプロセッサと適切な相互接続ハードウェアを併用して量子リピータを形成することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8819673391477034
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Trapped ions form an advanced technology platform for quantum information
processing with long qubit coherence times, high-fidelity quantum logic gates,
optically active qubits, and a potential to scale up in size while preserving a
high level of connectivity between qubits. These traits make them attractive
not only for quantum computing but also for quantum networking. Dedicated,
special-purpose trapped-ion processors in conjunction with suitable
interconnecting hardware can be used to form quantum repeaters that enable
high-rate quantum communications between distant trapped-ion quantum computers
in a network. In this regard, hybrid traps with two distinct species of ions,
where one ion species can generate ion-photon entanglement that is useful for
optically interfacing with the network and the other has long memory lifetimes,
useful for qubit storage, have been proposed for entanglement distribution. We
consider an architecture for a repeater based on such dual-species trapped-ion
systems. We propose and analyze a protocol based on spatial and temporal mode
multiplexing for entanglement distribution across a line network of such
repeaters. Our protocol offers enhanced rates compared to rates previously
reported for such repeaters. We determine the ion resources required at the
repeaters to attain the enhanced rates, and the best rates attainable when
constraints are placed on the number of repeaters and the number of ions per
repeater. Our results bolster the case for near-term trapped-ion systems as
quantum repeaters for long-distance quantum communications.
- Abstract（参考訳）: トラップされたイオンは、長い量子ビットコヒーレンス時間、高忠実な量子論理ゲート、光学活性量子ビット、および量子ビット間の高レベルの接続性を維持しながら規模を拡大するポテンシャルを持つ量子情報処理のための高度な技術プラットフォームを形成する。
これらの特徴は量子コンピューティングだけでなく、量子ネットワークにも魅力的である。
特定目的のトラップイオンプロセッサと適切な相互接続ハードウェアは、ネットワーク内の遠方のトラップイオン量子コンピュータ間の高速量子通信を可能にする量子リピータを形成するために使用できる。
この観点からは、イオンの異なる2種のハイブリッドトラップが提案され、1つのイオン種が、ネットワークとの光学的相互作用に有用なイオン-光子絡み合いを発生し、もう1つは、量子ビット記憶に有用な長い記憶寿命を持つ。
このような二種対イオンシステムに基づくリピータのアーキテクチャを考える。
このようなリピータのラインネットワーク間の絡み合い分布に対する空間的および時間的モード多重化に基づくプロトコルの提案と解析を行う。
本プロトコルは,このようなリピータに対して以前報告されたレートと比較して高いレートを提供する。
我々は、リピータに必要なイオン資源を抽出し、リピータ数とリピータ当たりのイオン数に制約を課した場合に達成できる最良のレートを決定する。
この結果は、長距離量子通信のための量子リピータとして、近距離トラップイオンシステムの場合を補強する。
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