論文の概要: All-photonic multiplexed quantum repeaters based on concatenated bosonic
and discrete-variable quantum codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.14923v1
- Date: Mon, 27 Mar 2023 05:44:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-28 16:57:26.003470
- Title: All-photonic multiplexed quantum repeaters based on concatenated bosonic
and discrete-variable quantum codes
- Title（参考訳）: 結合ボソニックおよび離散変数量子符号に基づく全光多重量子リピータ
- Authors: Filip Rozp\k{e}dek, Kaushik P. Seshadreesan, Paul Polakos, Liang
Jiang, Saikat Guha
- Abstract要約: 本稿では,ボソニックなGottesman-Kitaev-Preskill符号を多重化した双方向リピータアーキテクチャで使用するための新しい戦略を提案する。
GKP量子ビットは決定論的二量子ゲートを容易に許容し、これにより大規模なクラスタ状態を生成することなく多重化が可能となる。
我々は,GKPスケザリングの13dB未満であっても,1000kmを超える長距離量子通信が可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.215880910089585
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Long distance quantum communication will require the use of quantum repeaters
to overcome the exponential attenuation of signal with distance. One class of
such repeaters utilizes quantum error correction to overcome losses in the
communication channel. Here we propose a novel strategy of using the bosonic
Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code in a two-way repeater architecture with
multiplexing. The crucial feature of the GKP code that we make use of is the
fact that GKP qubits easily admit deterministic two-qubit gates, hence allowing
for multiplexing without the need for generating large cluster states as
required in previous all-photonic architectures based on discrete-variable
codes. Moreover, alleviating the need for such clique-clusters entails that we
are no longer limited to extraction of at most one end-to-end entangled pair
from a single protocol run. In fact, thanks to the availability of the analog
information generated during the measurements of the GKP qubits, we can design
better entanglement swapping procedures in which we connect links based on
their estimated quality. This enables us to use all the multiplexed links so
that large number of links from a single protocol run can contribute to the
generation of the end-to-end entanglement. We find that our architecture allows
for high-rate end-to-end entanglement generation and is resilient to
imperfections arising from finite squeezing in the GKP state preparation and
homodyne detection inefficiency. In particular we show that long-distance
quantum communication over more than 1000 km is possible even with less than 13
dB of GKP squeezing. We also quantify the number of GKP qubits needed for the
implementation of our scheme and find that for good hardware parameters our
scheme requires around $10^3-10^4$ GKP qubits per repeater per protocol run.
- Abstract（参考訳）: 長距離量子通信は、距離を持つ信号の指数的減衰を克服するために量子リピータを使用する必要がある。
そのようなリピータの1つのクラスは、通信チャネルの損失を克服するために量子誤差補正を利用する。
本稿では,ボソニックな Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 符号を多重化した双方向リピータアーキテクチャで使用するための新しい戦略を提案する。
我々が利用しているGKP符号の重要な特徴は、GKP量子ビットが決定論的2量子ビットゲートを容易に受け入れることである。
さらに、このようなclique-clustersの必要性を軽減するには、単一のプロトコル実行から少なくとも1つのエンドツーエンドの絡み合ったペアの抽出に制限されなくなります。
実際、gkp量子ビットの測定中に生成されたアナログ情報の可用性のおかげで、推定された品質に基づいてリンクを接続するより優れた絡み合い交換手順を設計できる。
これにより、すべての多重リンクを使用することができ、単一のプロトコルからの大量のリンクがエンドツーエンドの絡み合いを生成するのに役立ちます。
このアーキテクチャは,GKP状態の有限スキーズとホモダイン検出の非効率性から生じる不完全性に対して,高速なエンドツーエンドの絡み合い生成を可能にする。
特に、1000kmを超える長距離量子通信は、GKPのスキーズが13dB未満であっても可能であることを示す。
また,提案方式の実装に必要なGKP量子ビット数を定量化し,優れたハードウェアパラメータに対して,プロトコルの実行毎に約10^3-10^4$GKP量子ビットを必要とすることを確認する。
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