論文の概要: Benchmarking of Quantum Protocols
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.02527v2
- Date: Sun, 17 Jul 2022 20:29:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 06:31:25.669747
- Title: Benchmarking of Quantum Protocols
- Title（参考訳）: 量子プロトコルのベンチマーク
- Authors: Chin-Te Liao, Sima Bahrani, Francisco Ferreira da Silva, Elham Kashefi
- Abstract要約: 近未来の量子ネットワークにおける有望な機能性とサービスを実現するためのいくつかの量子プロトコルについて考察する。
我々はNetSquidシミュレーションプラットフォームを用いて、各種ノイズ源がこれらのプロトコルの性能に与える影響を評価する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9176056742068812
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum network protocols offer new functionalities such as enhanced security
to communication and computational systems. Despite the rapid progress in
quantum hardware, it has not yet reached a level of maturity that enables
execution of many quantum protocols in practical settings. To develop quantum
protocols in real world, it is necessary to examine their performance
considering the imperfections in their practical implementation using
simulation platforms. In this paper, we consider several quantum protocols that
enable promising functionalities and services in near-future quantum networks.
The protocols are chosen from both areas of quantum communication and quantum
computation as follows: quantum money, W-state based anonymous transmission,
verifiable blind quantum computation, and quantum digital signature. We use
NetSquid simulation platform to evaluate the effect of various sources of noise
on the performance of these protocols, considering different figures of merit.
We find that to enable quantum money protocol, the decoherence time constant of
the quantum memory must be at least three times the storage time of qubits.
Furthermore, our simulation results for the w-state based anonymous
transmission protocol show that to achieve an average fidelity above 0.8 in
this protocol, the storage time of sender's and receiver's particles in the
quantum memory must be less than half of the decoherence time constant of the
quantum memory. We have also investigated the effect of gate imperfections on
the performance of verifiable blind quantum computation. We find that with our
chosen parameters, if the depolarizing probability of quantum gates is equal to
or greater than 0.05, the security of the protocol cannot be guaranteed.
Lastly, our simulation results for quantum digital signature protocol show that
channel loss has a significant effect on the probability of repudiation.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークプロトコルは、通信や計算システムに対するセキュリティ強化などの新しい機能を提供する。
量子ハードウェアの急速な進歩にもかかわらず、実用環境で多くの量子プロトコルの実行を可能にする成熟レベルに達していない。
実世界で量子プロトコルを開発するためには,シミュレーションプラットフォームを用いた実運用における不完全性を考慮する必要がある。
本稿では,近未来の量子ネットワークにおいて,有望な機能やサービスを実現するいくつかの量子プロトコルについて考察する。
プロトコルは量子通信と量子計算の両方の領域から選択される:量子マネー、W状態ベースの匿名送信、検証可能なブラインド量子計算、量子デジタル署名。
我々は,netsquidシミュレーションプラットフォームを用いて,様々なノイズ源がこれらのプロトコルの性能に与える影響を評価する。
量子マネープロトコルを有効にするには、量子メモリのデコヒーレンスタイム定数は、キュービットのストレージタイムの少なくとも3倍でなければならない。
さらに, このプロトコルにおいて, w-state を用いた匿名伝送プロトコルのシミュレーション結果から, 送信側粒子と受信側粒子の量子メモリにおける保存時間は, 量子メモリのデコヒーレンス時間定数の半分以下でなければならないことがわかった。
また,検証可能なブラインド量子計算の性能に及ぼすゲート欠陥の影響についても検討した。
我々の選択したパラメータでは、量子ゲートの非分極確率が 0.05 以上であれば、プロトコルのセキュリティは保証されない。
最後に,量子デジタル署名プロトコルのシミュレーション結果から,チャネル損失が拒否の確率に有意な影響を与えていることが示された。
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