論文の概要: Entanglement distribution based on quantum walk in arbitrary quantum networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04338v2
- Date: Thu, 09 Jan 2025 15:22:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-10 13:56:52.295890
- Title: Entanglement distribution based on quantum walk in arbitrary quantum networks
- Title（参考訳）: 任意の量子ネットワークにおける量子ウォークに基づく絡み合い分布
- Authors: Tianen Chen, Yun Shang, Chitong Chen, Heng Fan,
- Abstract要約: 我々は$d$次元GHZ状態に基づく量子フラクタルネットワークを提供する。
Sierpinskiガスケット上の連続量子ウォークと比較して、新しいフラクタルネットワーク上の量子ウォークは、同じ時間枠内でより広く広がる。
我々の研究は、大規模で複雑な量子ネットワークを構築するためのビルディングブロックとして機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.37705397840332
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- Abstract: In large-scale quantum networks, quantum repeaters provide an efficient method to distribute entangled states among selected nodes for realizing long-distance and complicated quantum communications. However, extending quantum repeater protocols to high-dimensional quantum states in existing experiments is not easy. Owing to the feasible physical implementations of quantum walks, we proposed various basic modules applicable to quantum repeaters for distributing high-dimensional entangled states via quantum walks, including $d$-dimensional Bell states and multi-particle $d$-dimensional GHZ states. Furthermore, based on the above schemes, we provided a high-dimensional entanglement distribution scheme for arbitrary quantum tree networks. By searching for a Steiner tree in a quantum network, we can achieve high-dimensional entanglement distributions over an arbitrary quantum network. We constructed a quantum fractal network based on $d$-dimensional GHZ states and analyzed the quantum transport properties of continuous quantum walks in the network. Compared with the continuous quantum walk on the Sierpinski gasket, the quantum walk on the new fractal network spreads more widely within the same time frame. Finally, we conducted five experiments to implement various basic modules of 2-party or 3-party entanglement distribution schemes in a superconducting quantum processor. Our study can serve as a building block for constructing large and complex quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子ネットワークでは、量子リピータは、長い距離と複雑な量子通信を実現するために、選択したノード間で絡み合った状態を分散する効率的な方法を提供する。
しかし、既存の実験では量子リピータプロトコルを高次元量子状態に拡張することは容易ではない。
量子ウォークの実現可能な物理実装のため、量子ウォークを介して高次元の絡み合った状態を分散するための量子リピータに適用可能な様々な基本モジュールを提案し、例えば、$d$D Bell状態や$d$D-D GHZ状態がある。
さらに、上記のスキームに基づいて、任意の量子木ネットワークに対して高次元の絡み合い分布スキームを提供する。
量子ネットワークにおけるスタイナー木を探索することにより、任意の量子ネットワーク上での高次元の絡み合い分布を実現することができる。
我々は,$d$次元GHZ状態に基づく量子フラクタルネットワークを構築し,連続量子ウォークの量子輸送特性を解析した。
Sierpinskiガスケット上の連続量子ウォークと比較して、新しいフラクタルネットワーク上の量子ウォークは、同じ時間枠内でより広く広がる。
最後に,超伝導量子プロセッサにおける2-partyあるいは3-partyの絡み合い分布スキームの基本モジュールの実装について5つの実験を行った。
我々の研究は、大規模で複雑な量子ネットワークを構築するためのビルディングブロックとして機能する。
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