論文の概要: Resource-efficient fault-tolerant one-way quantum repeater with code concatenation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07224v2
• Date: Tue, 10 Oct 2023 02:54:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 09:01:58.812056
• Title: Resource-efficient fault-tolerant one-way quantum repeater with code concatenation
• Title（参考訳）: コード結合による資源効率の高いフォールトトレラントワンウェイ量子リピータ
• Authors: Kah Jen Wo, Guus Avis, Filip Rozp\k{e}dek, Maria Flors Mor-Ruiz, Gregor Pieplow, Tim Schr\"oder, Liang Jiang, Anders S{\o}ndberg S{\o}rensen and Johannes Borregaard
• Abstract要約: 通信路における損失率と動作誤差率の両方を目標とする一方方向量子リピータを提案する。 最大1万kmの大陸間距離を最小限の資源オーバーヘッドで橋渡しできることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4162113230024156
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: One-way quantum repeaters where loss and operational errors are counteracted by quantum error correcting codes can ensure fast and reliable qubit transmission in quantum networks. It is crucial that the resource requirements of such repeaters, for example, the number of qubits per repeater node and the complexity of the quantum error correcting operations are kept to a minimum to allow for near-future implementations. To this end, we propose a one-way quantum repeater that targets both the loss and operational error rates in a communication channel in a resource-efficient manner using code concatenation. Specifically, we consider a tree-cluster code as an inner loss-tolerant code concatenated with an outer 5-qubit code for protection against Pauli errors. Adopting flag-based stabilizer measurements, we show that intercontinental distances of up to 10,000 km can be bridged with a minimal resource overhead by interspersing repeater nodes that each specializes in suppressing either loss or operational errors. Our work demonstrates how tailored error-correcting codes can significantly lower the experimental requirements for long-distance quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 損失と運用上のエラーが量子エラー訂正符号によって対処される一方通行の量子リピータは、量子ネットワークにおける高速で信頼性の高い量子ビット伝送を保証する。 このようなリピータのリソース要件、例えば、リピータノード当たりのキュービット数と量子エラー訂正操作の複雑さは、近い将来の実装を可能にするために最小限に保たれることが重要である。 そこで本稿では,通信チャネルにおける損失率と運用エラー率の両方を,コード結合を用いた資源効率の高い方法で目標とする一方向量子リピータを提案する。 具体的には、木クラスタコードは、パウリのエラーから保護するために外部の5量子ビットコードと結合した内部ロス耐性コードであると考える。 フラグベースの安定度測定を応用し、各ノードが損失や運用上のエラーの抑制を専門に行うことで、最大1万kmの大陸間距離を最小のリソースオーバーヘッドで橋渡しできることを示す。 我々の研究は、長距離量子通信の実験的な要件をいかに大幅に減らすかを示す。

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