論文の概要: Qubit Recycling in Entanglement Distillation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05702v1
- Date: Tue, 11 Jul 2023 18:11:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-13 15:28:32.911537
- Title: Qubit Recycling in Entanglement Distillation
- Title（参考訳）: 絡み合い蒸留におけるクビットリサイクル
- Authors: Stuart Pelletier, Ruozhou Yu, George Rouskas, Jianqing Liu
- Abstract要約: 量子エンタングルメント蒸留(quantum entanglement distillation)は、少数の高忠実度エンタングルメントを、多数の低忠実度エンタングルから抽出するプロセスである。
ギシンの局所フィルタリングプロトコルは、偏光基底で絡み合った光子を蒸留するフォトニック量子システムで一般的に採用されている。
本稿では, 廃棄光子を再利用し, 設計(および最適化)された局所演算子によりその忠実度を向上させるプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.015066103692337
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Quantum entanglement distillation is a process to extract a small number of
high-fidelity entanglement from a large number of low-fidelity ones, which in
essence is to trade yield (or survival rate) for fidelity. Among existing
distillation approaches, Gisin's local filtering protocol is commonly adopted
in photonic quantum systems for distilling entangled photons in polarization
basis. Yet, the performance of Gisin's filter is cursed by the same fundamental
trade-off between fidelity and yield. To address this challenge, in this work,
we propose a protocol to recycle the disposed photons and improve their
fidelity by a designed (and optimized) local operator. The key parameters of
the proposed protocol are calculated by solving a constrained optimization
problem. In so doing, we achieve significantly higher yield of high-fidelity
entanglement pairs. We further evaluate the performance of our designed
protocol under two common configurations of Gisin's filter, namely full filter
and partial filter. Compared with existing distillation protocols, the results
demonstrate that our design achieves as much as 31.2% gain in yield under the
same fidelity, while only incurring moderate system complexity in terms of
invested hardware and extra signaling for synchronization.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメント蒸留(quantum entanglement distillation)は、少数の高忠実度エンタングルメントを、多数の低忠実度エンタングルメントから抽出するプロセスである。
既存の蒸留アプローチの中で、ギシンの局所フィルタリングプロトコルは、偏光基底で絡み合った光子を蒸留するフォトニック量子システムで一般的に採用されている。
しかし、ジシンのフィルターのパフォーマンスは、忠実さと利得のトレードオフによって呪われている。
この課題に対処するため,本研究では,配置された光子をリサイクルし,設計された(かつ最適化された)局所演算子による忠実性を向上させるプロトコルを提案する。
提案プロトコルの鍵パラメータは制約付き最適化問題を解くことで算出される。
これにより,高忠実度エンタングルメント対の収率を著しく向上する。
さらに,Gensinのフィルタ,すなわち完全フィルタと部分フィルタの2つの共通構成の下で,設計したプロトコルの性能を評価する。
既存の蒸留プロトコルと比較すると,提案手法はハードウェアの投資や同期のための余分なシグナリングの点でのみ適度なシステム複雑性を生じる一方で,同じ忠実度で最大31.2%の利得が得られることが示されている。
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