論文の概要: Multipartite Entanglement Distribution in Quantum Networks using Subgraph Complementations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13700v4
- Date: Sun, 19 May 2024 16:20:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-22 00:40:21.326683
- Title: Multipartite Entanglement Distribution in Quantum Networks using Subgraph Complementations
- Title（参考訳）: 部分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分布
- 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。
任意のグラフ状態の分配に最適な部分グラフ補完演算の列を求める。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.32782060570252
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum networks are important for quantum communication and allow for several 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 characterized 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 analyze resource usage for our algorithm and show that it improves on the number of qubits, bits for classical communication, and EPR pairs utilized, as compared to prior work. In fact, the number of local operations and resource consumption for our approach scales linearly in the number of vertices. This produces a quadratic improvement in completion time for several classes of graph states represented by dense graphs, which translates into an exponential improvement by allowing parallelization of gate operations. This leads to improved fidelities in the presence of noisy operations, as we show through simulation in the presence of noisy operations. Common classes of graph states are classified along with their optimal distribution time using subgraph complementations. We find a close to optimal sequence of subgraph complementation operations to distribute an arbitrary graph state, and establish upper bounds on distribution time 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、量子誤り訂正などのタスクが可能である。
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、基礎となる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資源使用量を分析し,従来の作業と比較して,量子ビット数,古典的通信用ビット数,EPRペア数を改善することを示す。
実際、我々のアプローチのローカル操作の数とリソース消費は、頂点の数で線形にスケールする。
これにより、密度グラフで表されるグラフ状態のいくつかのクラスに対する完了時間の2次改善が得られ、ゲート演算の並列化を可能にして指数関数的に改善される。
これにより,ノイズ操作の有無が向上し,ノイズ操作の有無がシミュレーションによって示されるようになる。
グラフ状態の共通クラスは、部分グラフ補完を用いて最適な分布時間とともに分類される。
任意のグラフ状態の分配に最適な部分グラフ補完演算の列を見つけ, 分布時間上の上限を設定し, 近似的なグリーディアルゴリズムを提供する。
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