論文の概要: Transfer and routing of Gaussian states through quantum complex networks
with and without community structure
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.05623v1
- Date: Fri, 8 Mar 2024 19:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-13 12:59:16.506676
- Title: Transfer and routing of Gaussian states through quantum complex networks
with and without community structure
- Title（参考訳）: 共同体構造をもたない量子複素ネットワークによるガウス状態の移動とルーティング
- Authors: Markku Hahto, Johannes Nokkala, Guillermo Garc\'ia-P\'erez, Sabrina
Maniscalco, Jyrki Piilo
- Abstract要約: 単一モードガウス状態のルーティングと量子調和振動子の複雑なネットワークによる絡み合いについて検討する。
ランダムで均一なネットワークであっても、転送の忠実度は、任意のリンク密度のノードの度合いに依存する。
本研究は,国家移動と関連する課題におけるコミュニティ構造の役割のさらなる探求の道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8437187555622164
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The goal in quantum state transfer is to avoid the need to physically
transport carriers of quantum information. This is achieved by using a suitably
engineered Hamiltonian that induces the transfer of the state of one subsystem
to another. A less known generalization of state transfer considers multiple
systems such that any pair can exchange quantum information and transfers can
take place at any time, starting and stopping independently. This is sometimes
called routing of quantum states. State transfer in particular has received a
great deal of attention, however the vast majority of results in both state
transfer and routing concern qubits transferred in a network of restricted
structure. Here we consider routing of single-mode Gaussian states and
entanglement through complex networks of quantum harmonic oscillators. We
compare a protocol where the transfer is completed in a single step but the
effective Hamiltonian only approximately transfers the state with one where the
transfer can in principle be perfect but the transfer is done in two steps, and
also illustrate the state-dependency of the transfer fidelity. We find that
even in a random and homogeneous network, the transfer fidelity still depends
on the degree of the nodes for any link density, and that in both random and
complex networks it is the community structure that controls the appearance of
higher frequency normal modes useful for transfer. Finally, we find that
networks of sufficient complexity may have superior routing performance over
superficially similar random networks. Our results pave the way for further
exploration of the role of community structure in state transfer and related
tasks.
- Abstract（参考訳）: 量子状態転送の目標は、量子情報のキャリアを物理的に転送する必要性を避けることである。
これは、あるサブシステムの状態を他のサブシステムへ移すよう誘導する適切に設計されたハミルトニアンを用いることによって達成される。
状態転移のあまり知られていない一般化は、任意のペアが量子情報を交換でき、転送が独立して開始および停止することのできる複数のシステムを考える。
これを量子状態のルーティングと呼ぶこともある。
特に状態転送には多くの注意が払われているが、状態転送とルーティングに関する関心事の両方の結果の大部分は、制限された構造のネットワークで転送される。
ここでは、単一モードガウス状態のルーティングと量子調和振動子の複雑なネットワークによる絡み合いを考える。
我々は、転送が1ステップで完了するが、有効なハミルトニアンは、転送が原則として完全であるが、転送が2ステップで行われるような状態とほぼ1つの状態とを転送するだけであるプロトコルを比較し、転送忠実度の状態依存性を示す。
ランダムで均質なネットワークであっても、転送忠実度は任意のリンク密度のノードの程度に依存し、ランダムネットワークと複雑なネットワークの両方において、転送に有用な高周波数正規モードの出現を制御するコミュニティ構造であることがわかった。
最後に, 複雑度の高いネットワークは, 表面的に類似したランダムネットワークよりも優れたルーティング性能を持つ可能性があることを見出した。
本研究は,国家移動と関連する課題におけるコミュニティ構造の役割のさらなる探求の道を開くものである。
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