論文の概要: Optimal Entanglement Distillation Policies for Quantum Switches
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.06804v1
- Date: Thu, 11 May 2023 13:52:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 14:41:13.500027
- Title: Optimal Entanglement Distillation Policies for Quantum Switches
- Title（参考訳）: 量子スイッチのための最適エンタングルメント蒸留法
- Authors: Vivek Kumar, Nitish K. Chandra, Kaushik P. Seshadreesan, Alan
Scheller-Wolf, Sridhar Tayur
- Abstract要約: エンタングルメント分布ネットワークでは、量子スイッチの機能は、そのクライアントとの初等エンタングルメントを生成し、その後にエンタングルメントスワッピングを行う。
量子スイッチの離散時間モデルについて検討し、各時間ステップでクライアントとの新しい小学校の絡み合いを発生させようとする。
本研究は, エンタングルメントスワップ前に貯蔵したベル対のエンタングルメント蒸留値の確立に焦点をあてる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.64265933507484
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In an entanglement distribution network, the function of a quantum switch is
to generate elementary entanglement with its clients followed by entanglement
swapping to distribute end-to-end entanglement of sufficiently high fidelity
between clients. The threshold on entanglement fidelity is any
quality-of-service requirement specified by the clients as dictated by the
application they run on the network. We consider a discrete-time model for a
quantum switch that attempts generation of fresh elementary entanglement with
clients in each time step in the form of maximally entangled qubit pairs, or
Bell pairs, which succeed probabilistically; the successfully generated Bell
pairs are stored in noisy quantum memories until they can be swapped. We focus
on establishing the value of entanglement distillation of the stored Bell pairs
prior to entanglement swapping in presence of their inevitable aging, i.e.,
decoherence: For a simple instance of a switch with two clients, exponential
decay of entanglement fidelity, and a well-known probabilistic but heralded
two-to-one distillation protocol, given a threshold end-to-end entanglement
fidelity, we use the Markov Decision Processes framework to identify the
optimal action policy - to wait, to distill, or to swap that maximizes
throughput. We compare the switch's performance under the optimal
distillation-enabled policy with that excluding distillation. Simulations of
the two policies demonstrate the improvements that are possible in principle
via optimal use of distillation with respect to average throughput, average
fidelity, and jitter of end-to-end entanglement, as functions of fidelity
threshold. Our model thus helps capture the role of entanglement distillation
in mitigating the effects of decoherence in a quantum switch in an entanglement
distribution network, adding to the growing literature on quantum switches.
- Abstract（参考訳）: エンタングルメント分布ネットワークにおいて、量子スイッチの機能は、クライアントとの初等エンタングルメントを生成し、その後にエンタングルメントスワッピングを行い、クライアント間の十分な高忠実度のエンドツーエンドエンタングルメントを分配する。
絡み合いの忠実さのしきい値は、クライアントがネットワーク上で実行するアプリケーションによって指定されるサービス品質の要件である。
量子スイッチの離散時間モデルとして,最大絡み合った量子ビット対やベル対の形で,各時間ステップでクライアントとの初等絡み合いの発生を試み,確率的に成功し,得られたベル対は交換できるまでノイズの多い量子メモリに格納される。
We focus on establishing the value of entanglement distillation of the stored Bell pairs prior to entanglement swapping in presence of their inevitable aging, i.e., decoherence: For a simple instance of a switch with two clients, exponential decay of entanglement fidelity, and a well-known probabilistic but heralded two-to-one distillation protocol, given a threshold end-to-end entanglement fidelity, we use the Markov Decision Processes framework to identify the optimal action policy - to wait, to distill, or to swap that maximizes throughput.
最適蒸留可能方針下でのswitchの性能と蒸留を除いた性能を比較した。
この2つの政策のシミュレーションは, 平均スループット, 平均忠実度, 終端絡み合いのジッタに対する蒸留の最適利用により, 原理的に可能な改善を, 忠実度閾値の関数として示すものである。
このモデルにより, 量子スイッチにおけるデコヒーレンスの効果を緩和し, 量子スイッチに関する文献を増大させることで, エンタングルメント蒸留の役割を捉えることができる。
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