論文の概要: Fault-tolerant Coding for Entanglement-Assisted Communication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.02939v2
• Date: Tue, 6 Feb 2024 21:06:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-08 20:58:21.295612
• Title: Fault-tolerant Coding for Entanglement-Assisted Communication
• Title（参考訳）: 絡み合い支援通信のためのフォールトトレラント符号化
• Authors: Paula Belzig, Matthias Christandl, Alexander M\"uller-Hermes
• Abstract要約: 本稿では,量子チャネルに対するフォールトトレラントチャネル符号化の研究について述べる。 我々は、フォールトトレラント量子コンピューティングの手法を用いて、このシナリオで古典的および量子的情報を送信するための符号化定理を確立する。 特に,ゲートエラーがゼロに近づくと,耐故障能力が通常のキャパシティに近づくことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 46.0607942851373
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Channel capacities quantify the optimal rates of sending information reliably over noisy channels. Usually, the study of capacities assumes that the circuits which sender and receiver use for encoding and decoding consist of perfectly noiseless gates. In the case of communication over quantum channels, however, this assumption is widely believed to be unrealistic, even in the long-term, due to the fragility of quantum information, which is affected by the process of decoherence. Christandl and M\"uller-Hermes have therefore initiated the study of fault-tolerant channel coding for quantum channels, i.e. coding schemes where encoder and decoder circuits are affected by noise, and have used techniques from fault-tolerant quantum computing to establish coding theorems for sending classical and quantum information in this scenario. Here, we extend these methods to the case of entanglement-assisted communication, in particular proving that the fault-tolerant capacity approaches the usual capacity when the gate error approaches zero. A main tool, which might be of independent interest, is the introduction of fault-tolerant entanglement distillation. We furthermore focus on the modularity of the techniques used, so that they can be easily adopted in other fault-tolerant communication scenarios.
• Abstract（参考訳）: チャネル容量は、ノイズの多いチャネル上で情報を確実に送信する最適な速度を定量化する。 通常、キャパシティの研究は、送信側と受信側がエンコードとデコードに使用する回路が完全なノイズのないゲートからなると仮定している。 しかし、量子チャネル上の通信の場合、この仮定は、デコヒーレンスの過程によって影響を受ける量子情報の脆弱さのために、長期的にも非現実的であると広く信じられている。 そのため、ChristandlとM\"uller-Hermesは、量子チャネルのフォールトトレラントチャネル符号化、すなわちエンコーダ回路とデコーダ回路がノイズに影響を受けるコーディングスキームの研究を開始し、フォールトトレラント量子コンピューティングの技法を用いて古典的および量子的情報を送信するための符号化定理を確立した。 ここでは,これらの手法を絡み合い支援通信の場合,特にゲートエラーがゼロに近づくと,耐故障能力が通常の容量に近づくことを示す。 独立した関心を持つと思われる主なツールは、フォールトトレラントなエンタングルメント蒸留の導入である。 さらに,他のフォールトトレラントな通信シナリオでも容易に適用できるように,使用されるテクニックのモジュール化にも重点を置いています。

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