論文の概要: From Entanglement Purification Scheduling to Fidelity-constrained Entanglement Routing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08243v1
• Date: Thu, 15 Aug 2024 16:11:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-16 13:26:45.275583
• Title: From Entanglement Purification Scheduling to Fidelity-constrained Entanglement Routing
• Title（参考訳）: 絡み合い浄化計画から整合性制約付き絡み合い経路へ
• Authors: Ziyue Jia, Lin Chen,
• Abstract要約: 量子デコヒーレンスと戦うための有望な技術は、絡み合いの浄化である。 単一ホップケースに対して最適な絡み合わせ浄化スケジューリングアルゴリズムを開発し,マルチホップケースにおけるテキスト・アンド・スワップ戦略を解析する。 我々のアルゴリズムは広範なシミュレーションによって数値的にも実証されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.809735666368632
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Recently emerged as a disruptive networking paradigm, quantum networks rely on the mysterious quantum entanglement to teleport qubits without physically transferring quantum particles. However, the state of quantum systems is extremely fragile due to environment noise. A promising technique to combat against quantum decoherence is entanglement purification. To fully exploit its benefit, two fundamental research questions need to be answered: (1) given an entanglement path, what is the optimal entanglement purification schedule? (2) how to compute min-cost end-to-end entanglement paths subject to fidelity constraint? In this paper, we give algorithmic solutions to both questions. For the first question, we develop an optimal entanglement purification scheduling algorithm for the single-hop case and analyze the \textsc{purify-and-swap} strategy in the multi-hop case by establishing the closed-form condition for its optimality. For the second question, we design a polynomial-time algorithm constructing an $\epsilon$-optimal fidelity-constrained path. The effectiveness of our algorithms are also numerically demonstrated by extensive simulations.
• Abstract（参考訳）: 最近、破壊的なネットワークパラダイムとして出現し、量子ネットワークは量子粒子を物理的に転送することなく、量子ビットをテレポートする謎の量子絡み合いに依存している。 しかし、量子システムの状態は環境ノイズのために非常に脆弱である。 量子デコヒーレンスと戦うための有望な技術は、絡み合いの浄化である。 その利点を完全に活用するには、(1)絡み合いの経路が与えられた場合、最適な絡み合い浄化スケジュールは何かという2つの基本的な研究課題に答える必要がある。 2) 忠実度制約を受ける最小コストエンドツーエンドの絡み合い経路の計算法 本稿では,両問題に対するアルゴリズム的解法を提案する。 まず, 単一ホップケースに対する最適絡み合わせ浄化スケジューリングアルゴリズムを開発し, 最適条件の定式化により, マルチホップケースにおける \textsc{purify-and-swap} 戦略を解析する。 2つ目の問題として、$\epsilon$-optimal fidelity-constrained path を構成する多項式時間アルゴリズムを設計する。 また,提案アルゴリズムの有効性をシミュレーションにより数値的に検証した。

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