論文の概要: Increasing Quantum Communication Rates Using Hyperentangled Photonic States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.05970v1
• Date: Wed, 12 Jul 2023 07:35:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-13 14:00:25.352001
• Title: Increasing Quantum Communication Rates Using Hyperentangled Photonic States
• Title（参考訳）: 超エンタングルフォトニック状態を用いた量子通信速度の増大
• Authors: Liat Nemirovsky-Levy, Uzi Pereg and Mordechai Segev
• Abstract要約: 絡み合いは量子通信と情報処理の基本的な資源である。 本稿では,高絡み状態を用いた量子通信における高い伝送速度を実現する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.785645909949073
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum communication is based on the generation of quantum states and exploitation of quantum resources for communication protocols. Currently, photons are considered as the optimal carrier of information, because they enable long-distance transition with resilience to decoherence, and they are relatively easy to create and detect. Entanglement is a fundamental resource for quantum communication and information processing, and it is of particular importance for quantum repeaters [1]. Hyperentanglement [2], a state where parties are entangled with two or more degrees of freedom (DoFs), provides an important additional resource because it increases data rates and enhances error resilience. However, in photonics, the channel capacity, i.e. the ultimate throughput, is fundamentally limited when dealing with linear elements. We propose a technique for achieving higher transmission rates for quantum communication by using hyperentangled states, based on multiplexing multiple DoFs on a single photon, transmitting the photon, and eventually demultiplexing the DoFs to different photons at the destination, using a Bell state measurement. Following our scheme, one can generate two entangled qubit pairs by sending only a single photon. The proposed transmission scheme lays the groundwork for novel quantum communication protocols with higher transmission rate and refined control over scalable quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 量子通信は、量子状態の生成と通信プロトコルのための量子リソースの利用に基づいている。 現在、光子は伸縮性のある長距離遷移が可能で、比較的作成や検出が容易であるため、情報の最適な担体と考えられている。 絡み合いは量子通信と情報処理の基本的な資源であり、量子リピータ [1] にとって特に重要である。 当事者が2つ以上の自由度(dof)を持つ状態であるハイパーエンタングルメント[2]は、データレートを増加させエラーレジリエンスを高めるため、重要な追加リソースを提供する。 しかし、フォトニクスでは、チャネル容量、すなわち究極のスループットは、線形要素を扱う際に根本的に制限される。 本稿では,1つの光子上で複数のdofを多重化し,光子を送信し,最後にはベル状態測定を用いて送信先の異なる光子に多重化することで,ハイパーエンタングル状態を用いて量子通信の高伝送率を実現する手法を提案する。 我々の計画に従うと、1つの光子だけを送ることで2つの絡み合った量子ビット対を生成することができる。 提案方式は、高い伝送速度とスケーラブルな量子技術に対する制御の洗練された新しい量子通信プロトコルの基礎となる。

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