論文の概要: Optical fibres with memory effects and their quantum communication capacities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.17066v1
• Date: Fri, 29 Sep 2023 08:58:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-02 14:57:41.626007
• Title: Optical fibres with memory effects and their quantum communication capacities
• Title（参考訳）: メモリ効果を有する光ファイバーとその量子通信容量
• Authors: Francesco Anna Mele, Giacomo De Palma, Marco Fanizza, Vittorio Giovannetti, Ludovico Lami
• Abstract要約: 信頼性の高い量子通信は、非常にノイズの多い状態でも実現可能であることを示す。 量子通信、双方向の絡み合い分布、および量子鍵分布が達成可能な後続信号間の臨界時間間隔を求める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.999666725996976
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The development of quantum repeaters poses significant challenges in terms of cost and maintenance, prompting the exploration of alternative approaches for achieving long-distance quantum communication. In the absence of quantum repeaters and under the memoryless (iid) approximation, it has been established that some fundamental quantum communication tasks are impossible if the transmissivity of an optical fibre falls below a known critical value, resulting in a severe constraint on the achievable distance for quantum communication. However, if the memoryless assumption does not hold -- e.g. when input signals are separated by a sufficiently short time interval -- the validity of this limitation is put into question. In this paper we introduce a model of optical fibre that can describe memory effects for long transmission lines. We then solve its quantum capacity, two-way quantum capacity, and secret-key capacity exactly. By doing so, we show that -- due to the memory cross-talk between the transmitted signals -- reliable quantum communication is attainable even for highly noisy regimes where it was previously considered impossible. As part of our solution, we find the critical time interval between subsequent signals below which quantum communication, two-way entanglement distribution, and quantum key distribution become achievable.
• Abstract（参考訳）: 量子リピータの開発は、コストとメンテナンスの観点から大きな課題をもたらし、長距離量子通信を実現するための代替手法の探求を促した。 量子リピータの欠如とメモリレス(iid)近似の下では、光ファイバーの透過率が既知の臨界値を下回ると、いくつかの基本的な量子通信タスクは不可能であることが確立され、量子通信の達成可能な距離に厳しい制約が生じる。 しかし、メモリレス仮定が成立しない場合(例えば入力信号が十分に短い時間間隔で分離された場合)、この制限の有効性が疑問視される。 本稿では,長い伝送線路のメモリ効果を記述できる光ファイバーのモデルを提案する。 そして、量子容量、双方向量子容量、秘密鍵容量を正確に解きます。 送信信号間のメモリクロストークにより、従来不可能と考えられていたノイズの多い状態であっても、信頼性の高い量子通信が実現可能であることを示す。 解決策の一部として、量子通信、双方向の絡み合い分布、および量子鍵分布が達成可能な後続信号間の臨界時間間隔を求める。

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