論文の概要: Architecture and protocols for all-photonic quantum repeaters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.03748v2
• Date: Tue, 18 Jun 2024 06:06:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-20 05:23:38.629907
• Title: Architecture and protocols for all-photonic quantum repeaters
• Title（参考訳）: 全フォトニック量子リピータのアーキテクチャとプロトコル
• Authors: Naphan Benchasattabuse, Michal Hajdušek, Rodney Van Meter,
• Abstract要約: 全フォトニック量子リピータ方式は、光子損失と運用上のエラーに対するレジリエンスを約束する。 本稿では,新しいエミッタ・フォトニック・キュービット・ビルディングブロックと RGS プロトコルを提案する。 提案するビルディングブロックは,エンドノードに必要な量子メモリの総数を大幅に削減する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49157446832511503
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The all-photonic quantum repeater scheme, utilizing a type of graph state called the repeater graph state (RGS), promises resilience to photon losses and operational errors, offering a fast Bell pair generation rate limited only by the RGS creation time (rather than enforced round-trip waits). While existing research has predominantly focused on RGS generation and secret key sharing rate analysis, there is a need to extend investigations to encompass broader applications, such as distributed computation and teleportation, the main tasks envisioned for the Quantum Internet. Here we propose a new emitter-photonic qubit building block and an RGS protocol that addresses several key considerations: end node involvement in connection establishment, decoding of logical qubits within the RGS, and computing the Pauli frame corrections at each participating node to ensure the desired correct end-to-end Bell pair state. Our proposed building block significantly reduces the total number of emissive quantum memories required for end nodes and seamlessly integrates all-photonic and memory-based repeaters under the same communication protocol. We also present an algorithm for decoding logical measurement results, employing graphical reasoning based on graph state manipulation rules.
• Abstract（参考訳）: この全フォトニック量子リピータ方式は、リピータグラフ状態(RGS)と呼ばれるグラフ状態を利用して、光子損失と運用上のエラーに対するレジリエンスを約束し、RGS生成時間に制限される(強制ラウンドトリップ待ち時間ではなく)高速ベルペア生成率を提供する。 既存の研究は主にRSGの生成と秘密鍵共有率の分析に重点を置いているが、量子インターネットに想定される主要なタスクである分散計算やテレポーテーションなど、幅広いアプリケーションにまたがる調査を拡張する必要がある。 本稿では、接続確立におけるエンドノードの関与、RGS内の論理キュービットの復号化、各ノードにおけるパウリフレーム補正の計算など、いくつかの重要な問題に対処する新しいエミッタフォトニックキュービットビルディングブロックとRGSプロトコルを提案する。 提案するビルディングブロックは、終端ノードに必要な送信量子メモリの総数を大幅に削減し、同じ通信プロトコルの下で全フォトニックおよびメモリベースのリピータをシームレスに統合する。 また,グラフ状態操作規則に基づく図式推論を用いて,論理的測定結果を復号するアルゴリズムを提案する。

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