論文の概要: Performance of entanglement purification including maximally entangled mixed states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.04226v2
• Date: Wed, 4 Sep 2024 06:05:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-07 03:56:02.599076
• Title: Performance of entanglement purification including maximally entangled mixed states
• Title（参考訳）: 最大絡み合い混合状態を含む絡み合い浄化の性能
• Authors: Juan Mauricio Torres, József Zsolt Bernád, Rocío Gómez-Rosas,
• Abstract要約: 遠方の量子システム間の絡み合いは、量子通信を実装するための重要な資源である。 本稿では,2ビットの絡み合った2つの操作に基づく絡み合った浄化プロトコルを提案する。 コアプロトコルの2つのバリエーションが導入され、特定のシナリオでより実用的なことが示されている。
• 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: Entanglement between distant quantum systems is a critical resource for implementing quantum communication. This property is affected by external agents and can be restored by employing efficient entanglement purification protocols. In this work, we propose an entanglement purification protocol based on two entangling two-qubit operations that replace the usual controlled-NOT (CNOT) gate. These operations arise from a generalized quantum measurement and can be understood as measurement operators in a positive operator-valued measure (POVM). Furthermore, two variants of the core protocol are introduced and shown to be more practical in certain scenarios. The performance of the protocols is studied in terms of the overall success probability of reaching a Bell state and the number of purifiable states. Based on rank-two states, we can obtain analytical expressions for the success probability that we extend and refine using numerical calculations to the case of maximally entangled states (MEMS). We also consider more general rank-three states to show that our procedure is in general more convenient compared to purification protocols based on Bell diagonal states. Finally, we test the protocols using initial random states. In all cases, we find a larger performance and larger amount of purifiable states using our schemes compared to the CNOT-based purification protocol.
• Abstract（参考訳）: 遠方の量子システム間の絡み合いは、量子通信を実装するための重要な資源である。 この性質は外部剤の影響を受け、効率的な絡み合い浄化プロトコルを用いて修復することができる。 本研究では,通常の制御NOT(CNOT)ゲートを置き換える2つの絡み合った2ビット演算に基づく絡み合った浄化プロトコルを提案する。 これらの演算は一般化された量子測度から生じ、正の演算子評価測度(POVM)における測度演算子として理解することができる。 さらに、コアプロトコルの2つのバリエーションが導入され、特定のシナリオでより実用的なことが示されている。 このプロトコルの性能は、ベル状態に到達するための総合的な成功確率と、純度の高い状態の数の観点から研究される。 ランク2の状態に基づいて,最大絡み合う状態(MEMS)の場合に,数値計算を用いて拡張・洗練する成功確率の解析式を得ることができる。 また,ベル対角線状態に基づく浄化プロトコルと比較して,手順が概ね便利であることを示すため,より一般的なランク3状態についても検討する。 最後に、初期ランダム状態を用いてプロトコルをテストする。 いずれの場合も、CNOTベースの浄化プロトコルと比較して、我々のスキームを用いて、よりパフォーマンスが高く、より多く精製可能な状態が見つかる。

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