論文の概要: On the Fidelity Distribution of Link-level Entanglements under Purification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.18198v1
• Date: Fri, 27 Oct 2023 15:16:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-30 13:18:43.626631
• Title: On the Fidelity Distribution of Link-level Entanglements under Purification
• Title（参考訳）: 清浄下におけるリンクレベルの絡み合いの忠実性分布について
• Authors: Karim Elsayed, Wasiur R. KhudaBukhsh, Amr Rizk
• Abstract要約: リンクレベルのアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン対は連続的に生成され、数個の量子メモリに保存される。 大きな課題は、量子ビットが環境との相互作用によって避けられないノイズに悩まされることである。 本稿では,各ノードに2つの量子メモリを持つシステムにおいて,格納されたリンクレベルEPRペアの忠実度の確率分布を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5957268592786966
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum entanglement is the key to quantum communications over considerable distances. The first step for entanglement distribution among quantum communication nodes is to generate link-level Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) pairs between adjacent communication nodes. EPR pairs may be continuously generated and stored in a few quantum memories to be ready for utilization by quantum applications. A major challenge is that qubits suffer from unavoidable noise due to their interaction with the environment, which is called decoherence. This decoherence results in the known exponential decay model of the fidelity of the qubits with time, thus, limiting the lifetime of a qubit in a quantum memory and the performance of quantum applications. In this paper, we evaluate the fidelity of the stored EPR pairs under two opposite dynamical and probabilistic phenomena, first, the aforementioned decoherence and second purification, i.e. an operation to improve the fidelity of an EPR pair at the expense of sacrificing another EPR pair. Instead of applying the purification as soon as two EPR pairs are generated, we introduce a Purification scheme Beyond the Generation time (PBG) of two EPR pairs. We analytically show the probability distribution of the fidelity of stored link-level EPR pairs in a system with two quantum memories at each node allowing a maximum of two stored EPR pairs. In addition, we apply a PBG scheme that purifies the two stored EPR pairs upon the generation of an additional one. We finally provide numerical evaluations of the analytical approach and show the fidelity-rate trade-off of the considered purification scheme.
• Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは、かなりの距離にわたる量子通信の鍵である。 量子通信ノード間の絡み合い分布の最初のステップは、隣接する通信ノード間でリンクレベルEinstein-Podolsky-Rosenペアを生成することである。 EPRペアは連続的に生成され、数個の量子メモリに格納され、量子アプリケーションで利用できる。 大きな課題は、量子ビットが環境との相互作用によって避けられないノイズに悩まされることである。 このデコヒーレンスにより、量子ビットの時間的忠実性の既知の指数的減衰モデルが得られ、量子メモリにおける量子ビットの寿命と量子アプリケーションの性能が制限される。 本稿では,2つの逆の動的および確率的現象,第1に,前述のデコヒーレンスと第2の浄化,すなわち,他のEPRペアを犠牲にして,EPRペアの忠実度を向上させる操作の下で,保存されたEPRペアの忠実度を評価する。 2つのEPRペアが生成されるとすぐに精製を適用する代わりに、2つのEPRペアのPBG(Beyond the Generation Time)のパーフィケーションスキームを導入する。 本稿では,各ノードに2つの量子メモリを持つシステムにおいて,格納されたリンクレベルEPRペアの忠実度の確率分布を解析的に示す。 さらに,2つの格納されたEPRペアを,追加で生成した後に精製するPBGスキームを適用した。 最後に,分析手法の数値評価を行い,検討した浄化計画の忠実度トレードオフを示す。

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