論文の概要: Optimizing quantum codes with an application to the loss channel with
partial erasure information
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.13233v3
- Date: Fri, 25 Feb 2022 13:08:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 07:15:43.126029
- Title: Optimizing quantum codes with an application to the loss channel with
partial erasure information
- Title（参考訳）: 部分消去情報を用いた損失チャネルへの応用による量子符号の最適化
- Authors: Benjamin Desef, Martin B. Plenio
- Abstract要約: 本稿では、量子通信において重要な役割を果たす損失チャネル、特に長距離における量子鍵分布について検討する。
我々は,損失粒子を決定的に,確率的に回収するための符号化を最適化する,数値的なツールセットを開発した。
これにより、この特定の環境での絡み合った状態の分布に理想的な新しい符号にたどり着くことができ、また、量子ビットの符号化や非決定論的補正が既知のQECCよりも有利であることを示すことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.90365714903665
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error correcting codes (QECCs) are the means of choice whenever
quantum systems suffer errors, e.g., due to imperfect devices, environments, or
faulty channels. By now, a plethora of families of codes is known, but there is
no universal approach to finding new or optimal codes for a certain task and
subject to specific experimental constraints. In particular, once found, a QECC
is typically used in very diverse contexts, while its resilience against errors
is captured in a single figure of merit, the distance of the code. This does
not necessarily give rise to the most efficient protection possible given a
certain known error or a particular application for which the code is employed.
In this paper, we investigate the loss channel, which plays a key role in
quantum communication, and in particular in quantum key distribution over long
distances. We develop a numerical set of tools that allows to optimize an
encoding specifically for recovering lost particles both deterministically and
probabilistically, where some knowledge about what was lost is available, and
demonstrate its capabilities. This allows us to arrive at new codes ideal for
the distribution of entangled states in this particular setting, and also to
investigate if encoding in qudits or allowing for non-deterministic correction
proves advantageous compared to known QECCs. While we here focus on the case of
losses, our methodology is applicable whenever the errors in a system can be
characterized by a known linear map.
- Abstract（参考訳）: 量子エラー訂正符号(Quantum error correcting codes, QECCs)は、量子システムが不完全なデバイス、環境、障害チャネルなどによってエラーを被るときに選択する手段である。
現在までに、多数のコード群が知られているが、特定のタスクに対して新しいコードや最適なコードを見つけるための普遍的なアプローチは存在しない。
特に一度見つかれば、QECCは典型的に非常に多様な文脈で使われ、エラーに対するレジリエンスは1つのメリット、すなわちコードの距離で捉えられる。
これは、ある既知のエラーやコードが使用される特定のアプリケーションを考えると、可能な限り最も効率的な保護をもたらすとは限らない。
本稿では、量子通信において重要な役割を果たす損失チャネル、特に長距離における量子鍵分布について検討する。
本研究では, 損失粒子の復号化に向け, 決定的にも確率的にも, 損失粒子の復号化に特化して符号化を最適化できる数値ツールを開発し, その性能を実証する。
これにより、この特定の環境での絡み合った状態の分布に理想的な新しい符号に到達でき、また、量子ビットの符号化や非決定論的補正が既知のQECCよりも有利であることを示すことができる。
ここでは損失の場合に焦点をあてるが、システム内のエラーが既知の線形写像によって特徴づけられる場合はいつでも適用できる。
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