論文の概要: Long-range data transmission in a fault-tolerant quantum bus
architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.09774v1
- Date: Tue, 20 Sep 2022 14:57:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-25 23:31:04.147216
- Title: Long-range data transmission in a fault-tolerant quantum bus
architecture
- Title（参考訳）: フォールトトレラント量子バスアーキテクチャにおける長距離データ伝送
- Authors: Shin Ho Choe and Robert Koenig
- Abstract要約: スキームは、最寄りのクリフォードゲートと局所測定のみからなる深さ6$の回路を用いて、2つの量子ビットの最大絡み合った状態を生成する。
距離を超えるフォールトトレラント量子通信のための低遅延スキームのうち、リピータ当たりのキュービット数に対して、逆有界の$Omega(log R)$を証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a scheme for fault-tolerant long-range entanglement generation at
the ends of a rectangular array of qubits of length $R$ and a square cross
section of size $d\times d$ with $d=O(\log R)$. Up to an efficiently computable
Pauli correction, the scheme generates a maximally entangled state of two
qubits using a depth-$6$ circuit consisting of nearest-neighbor Clifford gates
and local measurements only. Compared with existing fault-tolerance schemes for
quantum communication, the protocol is distinguished by its low latency:
starting from a product state, the entangled state is prepared in a time
$O(t_{\textrm{local}})$ determined only by the local gate and measurement
operation time $t_{\textrm{local}}$. Furthermore, the requirements on local
repeater stations are minimal: Each repeater uses only $\Theta(\log^2 R)$
qubits with a lifetime of order $O(t_{\textrm{local}})$. We prove a converse
bound $\Omega(\log R)$ on the number of qubits per repeater among all
low-latency schemes for fault-tolerant quantum communication over distance $R$.
Furthermore, all operations within a repeater are local when the qubits are
arranged in a square lattice.
The noise-resilience of our scheme relies on the fault-tolerance properties
of the underlying cluster state. We give a full error analysis, establishing a
fault-tolerance threshold against general (circuit-level) local stochastic
noise affecting preparation, entangling operations and measurements. This
includes, in particular, errors correlated in time and space. Our conservative
analytical estimates are surprisingly optimistic, suggesting that the scheme is
suited for long-range entanglement generation both in and between near-term
quantum computing devices.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,長さ$R$の矩形配列と,サイズ$d\times d$と$d=O(\log R)$の正方形断面の端におけるフォールトトレラントな長距離絡み合わせ生成手法を提案する。
効率よく計算可能なパウリ補正まで、このスキームは近くのクリフォードゲートと局所測定のみからなる深さ6$の回路を用いて、2つの量子ビットの最大絡み合った状態を生成する。
量子通信のための既存のフォールトトレランススキームと比較すると、このプロトコルは低レイテンシによって区別される: 製品状態から始まり、絡み合った状態は、ローカルゲートと測定操作時間$t_{\textrm{local}}$によってのみ決定される時間$o(t_{\textrm{local}})$で作成される。
それぞれのリピータは$\theta(\log^2 r)$ qubits のみを使用し、ライフタイムは $o(t_{\textrm{local}})$である。
距離$R$を超えるフォールトトレラント量子通信のためのすべての低レイテンシスキームのうち、リピータ当たりのキュービット数に対して、逆有界$\Omega(\log R)$を証明した。
さらに、リピータ内の全ての演算は、キュービットが正方形格子に配置されるときに局所的である。
提案手法の耐雑音性は,クラスタ状態の耐障害性に依存する。
完全誤差解析を行い、一般的な(回路レベルの)局所確率雑音に対する耐故障しきい値を確立し、準備、エンタングリング操作、測定に影響を及ぼす。
これは特に時間と空間で相関した誤差を含んでいる。
我々の保守的な分析的な推定は驚くほど楽観的であり、このスキームは短期の量子コンピューティングデバイス間の長距離の絡み合い生成に適していることを示唆している。
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