論文の概要: Error-corrected quantum repeaters with GKP qudits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.16034v1
- Date: Tue, 28 Mar 2023 15:04:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 14:50:46.198723
- Title: Error-corrected quantum repeaters with GKP qudits
- Title（参考訳）: gkpquditsを用いた誤り訂正量子リピータ
- Authors: Frank Schmidt, Daniel Miller, Peter van Loock
- Abstract要約: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) コードは、高次元キューディットを個々のボソニックモードにエンコードする機能を提供する。
GKP符号は近年、量子通信プロトコルの理論研究に応用されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1279808969568252
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) code offers the possibility to encode
higher-dimensional qudits into individual bosonic modes with, for instance,
photonic excitations. Since photons enable the reliable transmission of quantum
information over long distances and since GKP states subject to photon loss can
be recovered to some extent, the GKP code has found recent applications in
theoretical investigations of quantum communication protocols. While previous
studies have primarily focused on GKP qubits, the possible practical benefits
of higher-dimensional GKP qudits are hitherto widely unexplored. In this paper,
we carry out performance analyses for three quantum repeater protocols based on
GKP qudits including concatenations with a multi-qudit quantum polynomial code.
We find that the potential data transmission gains for qudits are often
hampered by their decreased GKP error-correcting capabilities. However, we also
identify parameter regimes in which having access to an increased number of
quantum levels per mode can enhance the theoretically achievable secret-key
rate of the quantum repeater. Some of our protocols share the attractive
feature that local processing and complete error syndrome identification are
realizable without online squeezing. Provided a supply of suitable multi-mode
GKP states is available, this can be realized with a minimal set of passive
linear optical operations, even when the logical qudits are composed of many
physical qudits.
- Abstract（参考訳）: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) コードは、例えばフォトニック励起を用いて、高次元のクイディットを個々のボソニックモードにエンコードする機能を提供する。
光子は長距離で量子情報の信頼できる伝送を可能にするため、光子損失を受けるGKP状態はある程度回復できるため、GKP符号は量子通信プロトコルの理論的研究において近年応用されている。
これまでの研究は主にGKP量子ビットに焦点をあててきたが、高次元のGKP量子ビットの実用的利点は広く研究されていない。
本稿では,gkp quditに基づく3つの量子リピータプロトコルの性能解析を行い,マルチキュート量子多項式コードとの結合を含む性能解析を行う。
クォーディットの潜在的なデータ伝送利得は、GKP誤り訂正能力の低下によってしばしば妨げられる。
また,モード毎の量子レベル数が増加すると,量子リピータの理論的に実現可能な秘密鍵レートが向上するパラメータレジームを同定する。
いくつかのプロトコルは、ローカル処理と完全エラーシンドロームの識別がオンライン検索なしで実現可能であるという魅力的な特徴を共有している。
適切なマルチモードgkp状態の供給が可能であれば、論理quditが多くの物理quditからなる場合でも、受動的線形光学演算の最小セットで実現することができる。
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