論文の概要: Reliable Quantum Communications based on Asymmetry in Purification and Coding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.00949v1
• Date: Mon, 1 May 2023 17:13:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-02 12:35:39.856817
• Title: Reliable Quantum Communications based on Asymmetry in Purification and Coding
• Title（参考訳）: 精製と符号化における非対称性に基づく信頼性量子通信
• Authors: Lorenzo Valentini, Ren\'e B{\o}dker Christensen, Petar Popovski, Marco Chiani
• Abstract要約: 量子コンピューティングにおいて、絡み合った量子ビットの信頼できるプロビジョニングは必須の前提条件である。 1)テレポーテーションと浄化に基づく間接送信、(2)量子誤り訂正(QEC)に基づく直接送信。 その結果、アドホックな非対称符号は、従来のQECと比較して、単一リンクと量子ネットワークのシナリオの両方において、性能向上とコードワードサイズ削減をもたらすことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.53447188447356
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The reliable provision of entangled qubits is an essential precondition in a variety of schemes for distributed quantum computing. This is challenged by multiple nuisances, such as errors during the transmission over quantum links, but also due to degradation of the entanglement over time due to decoherence. The latter can be seen as a constraint on the latency of the quantum protocol, which brings the problem of quantum protocol design into the context of latency-reliability constraints. We address the problem through hybrid schemes that combine: (1) indirect transmission based on teleportation and purification; (2) direct transmission, based on quantum error correction (QEC). The intuition is that, at present, the quantum hardware offers low fidelity, which demands purification; on the other hand, low latency can be obtained by QEC techniques. It is shown that, in the proposed framework, the purification protocol gives rise to asymmetries that can be exploited by asymmetric quantum error correcting code (QECC), which sets the basis for unique hybrid purification and coding design. Our results show that ad-hoc asymmetric codes give, compared to conventional QEC, a performance boost and codeword size reduction both in a single link and in a quantum network scenario.
• Abstract（参考訳）: エンタングル量子ビットの信頼性は、分散量子コンピューティングのための様々なスキームにおいて必須の前提条件である。 これは、量子リンク上の伝送中のエラーのような複数の迷惑によって挑戦されるが、デコヒーレンスによる経時的な絡み合いの低下も原因である。 後者は、量子プロトコルのレイテンシに関する制約と見なすことができ、量子プロトコル設計の問題をレイテンシ信頼性制約のコンテキストに導く。 我々は,(1)テレポーテーションと浄化に基づく間接伝送,(2)量子誤差補正(qec)に基づく直接伝送,というハイブリッドスキームを用いてこの問題に対処する。 直観的には、現在量子ハードウェアは低い忠実度を提供し、精製を要求するが、一方でQEC技術によって低レイテンシを得ることができる。 提案手法では,非対称量子誤り訂正符号 (qecc) を活用可能な非対称性を導出し, 特異なハイブリッド浄化と符号化設計の基礎を定めている。 その結果、アドホックな非対称符号は従来のQECと比較して、単一リンクと量子ネットワークのシナリオの両方において、性能向上とコードワードサイズ削減をもたらすことがわかった。

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