論文の概要: Analysis of Asynchronous Protocols for Entanglement Distribution in Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.02406v2
• Date: Sun, 2 Jun 2024 02:08:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-04 14:58:30.773716
• Title: Analysis of Asynchronous Protocols for Entanglement Distribution in Quantum Networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける絡み合い分布のための非同期プロトコルの解析
• Authors: Shahrooz Pouryousef, Hassan Shapourian, Don Towsley,
• Abstract要約: 量子ネットワークにおける絡み合いに対する2つの最小限の非同期プロトコルについて検討する。 リンクレベルで独立に絡み合いを発生させる並列スキームと、一方から他方への絡み合いを反復的に延長するシーケンシャルスキームとを具備する。 並列方式と並列方式を比較検討した結果, 逐次方式の優位性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.971549076128268
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The distribution of entanglement in quantum networks is typically approached under idealized assumptions such as perfect synchronization and centralized control, while classical communication is often neglected. However, these assumptions prove impractical in large-scale networks. In this paper, we present a pragmatic perspective by exploring two minimal asynchronous protocols: a parallel scheme generating entanglement independently at the link level, and a sequential scheme extending entanglement iteratively from one party to the other. Our analysis incorporates non-uniform repeater spacings and classical communications and accounts for quantum memory decoherence. We evaluate network performance using metrics such as entanglement bit rate, end-to-end fidelity, and secret key rate for entanglement-based quantum key distribution. Our findings suggest the sequential scheme's superiority due to comparable performance with the parallel scheme, coupled with simpler implementation. Additionally, we impose a cutoff strategy to improve performance by discarding attempts with prolonged memory idle time, effectively eliminating low-quality entanglement links. Finally, we apply our methods to the real-world topology of SURFnet and report the performance as a function of memory coherence time.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおける絡み合いの分布は、典型的には完全同期や集中制御のような理想化された仮定の下でアプローチされるが、古典的な通信はしばしば無視される。 しかし、これらの仮定は大規模ネットワークでは実用的でないことを証明している。 本稿では,リンクレベルで独立に絡み合いを生成する並列スキームと,一方から他方への絡み合いを反復的に拡張する逐次スキームという,最小限の非同期プロトコルを探索し,実用的な視点を示す。 我々の分析では、一様でないリピータ間隔と古典的な通信を取り入れ、量子メモリのデコヒーレンスを考慮に入れている。 我々は、絡み込みビットレート、エンドツーエンドの忠実度、および絡み合いに基づく量子鍵分布のための秘密鍵レートなどの指標を用いて、ネットワーク性能を評価する。 並列方式と並列方式を比較検討した結果, 逐次方式の優位性が示唆された。 さらに,メモリアイドル時間長の試行を廃止し,低品質な絡み合いリンクを効果的に排除することで,性能向上のためのカットオフ戦略を施行する。 最後に,SURFnetの実世界のトポロジに本手法を適用し,その性能をメモリコヒーレンス時間関数として報告する。

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