論文の概要: Multipartite Entanglement in Quantum Networks using Subgraph
Complementations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13700v2
- Date: Mon, 4 Sep 2023 22:47:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-07 02:46:44.965099
- Title: Multipartite Entanglement in Quantum Networks using Subgraph
Complementations
- Title（参考訳）: サブグラフ補間を用いた量子ネットワークにおける多部絡み合い
- Authors: Aniruddha Sen, Kenneth Goodenough, Don Towsley
- Abstract要約: 量子ネットワーク上でグラフ状態を分散する新しい手法を提案する。
グラフ状態の分布は,部分グラフ補完システムによって特徴づけられることを示す。
また、任意のグラフ状態を分配する操作の最適なシーケンスを見つけるためのフレームワークも提供します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.483535574476477
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum networks are important for quantum communication and consist of
entangled states that are essential for many tasks such as quantum
teleportation, quantum key distribution, quantum sensing and quantum error
correction. Graph states are a specific class of multipartite entangled states
that can be represented by graphs. We propose a novel approach for distributing
graph states across a quantum network. We show that the distribution of graph
states can be characterised by a system of subgraph complementations, which we
also relate to the minimum rank of the underlying graph and the degree of
entanglement quantified by the Schmidt-rank of the quantum state. We analyse
resource usage for our algorithm and show it to match or be improved in the
number of qubits, bits for classical communication and EPR pairs utilised, as
compared to prior work. The number of local operations is efficient, and the
resource consumption for our approach scales linearly in the number of
vertices. This presents a quadratic improvement in completion time for several
classes of graph states represented by dense graphs, and implies a potential
for improved fidelity in the presence of noise. Common classes of graph states
are classified along with the optimal time for their distribution using
subgraph complementations. We also provide a framework to similarly find the
optimal sequence of operations to distribute an arbitrary graph state, and
prove upper bounds along with providing approximate greedy algorithms.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは量子通信において重要であり、量子テレポーテーション、量子鍵分布、量子センシング、量子誤り訂正など多くのタスクに不可欠な絡み合った状態で構成されている。
グラフ状態 (Graph state) は、グラフで表現できる多部交絡状態の特定のクラスである。
量子ネットワーク上でグラフ状態を分散する新しい手法を提案する。
グラフ状態の分布は、基底グラフの最小ランクと量子状態のシュミットランクによって量子化された絡み合いの度合いにも関係している部分グラフ補間システムによって特徴づけられることを示す。
我々は,提案アルゴリズムのリソース使用量を分析し,従来の作業と比較して,キュービット数,古典的通信用ビット数,EPRペア数にマッチするか,改善されるかを示す。
局所的な操作の回数は効率的であり、我々のアプローチのリソース消費は頂点の数に線形にスケールする。
これは、密グラフで表されるいくつかのグラフ状態の完了時間の二次的改善を示し、ノイズの存在下で忠実性が向上する可能性を示唆する。
グラフ状態の共通クラスは、サブグラフ補完を用いた分布の最適時間とともに分類される。
また、任意のグラフ状態を分配する操作の最適シーケンスを同様に見つけ、近似したグリードアルゴリズムとともに上限を証明するためのフレームワークも提供する。
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