論文の概要: Entanglement buffering with two quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10052v1
• Date: Thu, 16 Nov 2023 17:46:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-17 13:11:28.091396
• Title: Entanglement buffering with two quantum memories
• Title（参考訳）: 2つの量子メモリによる絡み合いバッファリング
• Authors: Bethany Davies, \'Alvaro G. I\~nesta, Stephanie Wehner
• Abstract要約: 量子ネットワークは、絡み合ったリンクとして知られる高品質な量子ビット対の可用性に極めて依存している。 これらのリンクの品質を維持することは、時間依存ノイズが存在するため難しい課題である。 絡み合い浄化プロトコルは、複数の低品質な絡み合い状態からより少数の高品質な状態に変換することで解を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum networks crucially rely on the availability of high-quality entangled pairs of qubits, known as entangled links, distributed across distant nodes. Maintaining the quality of these links is a challenging task due to the presence of time-dependent noise, also known as decoherence. Entanglement purification protocols offer a solution by converting multiple low-quality entangled states into a smaller number of higher-quality ones. In this work, we introduce a framework to analyse the performance of entanglement buffering setups that combine entanglement consumption, decoherence, and entanglement purification. We propose two key metrics: the availability, which is the steady-state probability that an entangled link is present, and the average consumed fidelity, which quantifies the steady-state quality of consumed links. We then investigate a two-node system, where each node possesses two quantum memories: one for long-term entanglement storage, and another for entanglement generation. We model this setup as a continuous-time stochastic process and derive analytical expressions for the performance metrics. Our findings unveil a trade-off between the availability and the average consumed fidelity. We also bound these performance metrics for a buffering system that employs the well-known bilocal Clifford purification protocols. Importantly, our analysis demonstrates that, in the presence of noise, consistently purifying the buffered entanglement increases the average consumed fidelity, even when some buffered entanglement is discarded due to purification failures.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、遠方のノードに分散したエンタングルリンクとして知られる、高品質なエンタングルされた量子ビットペアの可用性に大きく依存している。 これらのリンクの品質を維持することは、時間依存ノイズ(decoherenceとも呼ばれる)が存在するため、難しい課題である。 絡み合い浄化プロトコルは、複数の低品質な絡み合い状態からより少数の高品質な状態に変換することで解を提供する。 本稿では,エンタングルメント消費,デコヒーレンス,エンタングルメント浄化を組み合わせたエンタングルメントバッファリング設定の性能解析を行うフレームワークを提案する。 提案する2つの主要な指標は,絡み合ったリンクが存在する定常確率であるアベイラビリティと,使用済みリンクの定常状態品質を定量化する平均消費忠実度である。 次に、各ノードが2つの量子メモリを持つ2ノードシステムについて検討する。 この設定を連続的確率過程としてモデル化し、パフォーマンス指標の分析式を導出する。 われわれの調査結果は、可用性と平均的消費忠実性の間のトレードオフを明らかにしている。 また,これらの性能指標を,よく知られた二局所クリフォード浄化プロトコルを用いたバッファリングシステムに適用した。 本分析は, ノイズの存在下では, バッファ状絡み合いが, パーミネーション故障により, バッファ状絡み合いが破棄された場合でも, バッファ状絡み合いが平均消費忠実度を増加させることを示した。

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