論文の概要: Comparing One- and Two-way Quantum Repeater Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.06152v1
• Date: Tue, 10 Sep 2024 01:55:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-11 19:20:45.980433
• Title: Comparing One- and Two-way Quantum Repeater Architectures
• Title（参考訳）: 一方向と二方向の量子リピータアーキテクチャの比較
• Authors: Prateek Mantri, Kenneth Goodenough, Don Towsley,
• Abstract要約: 量子リピータは、長距離量子通信を実現するための重要なビルディングブロックである。 量子情報の脆弱な性質のため、これらのリピータは損失と運用上のエラーに悩まされる。 近年, 利用可能なメモリ数の増加と多重化による絡み合い生成の導入は, ワンウェイリピータアーキテクチャと双方向リピータアーキテクチャの再比較を動機付けている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.942288691108914
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum repeaters are an essential building block for realizing long-distance quantum communications. However, due to the fragile nature of quantum information, these repeaters suffer from loss and operational errors. Prior works have classified repeaters into three broad categories based on their use of probabilistic or near-deterministic methods to mitigate these errors. Besides differences in classical communication times, these approaches also vary in technological complexity, with near-deterministic methods requiring more advanced technology. Recent increases in the number of available memories, and introduction of entanglement generation through multiplexing motivate a re-comparison of one-way and two-way repeater architectures. In this work, we propose a novel protocol that optimizes multiplexed elementary link generation and distillation in memory-unconstrained 'connection-oriented' two-way repeaters to boost the entanglement generation rates. We introduce a recursive formulation to derive the probability distribution of the number of Bell pairs in multiplexed two-way repeater architectures, compatible with probabilistic $n$-to-$k$ distillation protocols. We then compare the performance of this new protocol with one-way schemes in the parameter regime where one-way schemes have previously been shown to be advantageous, and find that the multiplexed two-way protocol provides better performance with lower resource and technology requirements.
• Abstract（参考訳）: 量子リピータは、長距離量子通信を実現するための重要なビルディングブロックである。 しかし、量子情報の脆弱な性質のため、これらのリピータは損失と運用上のエラーに悩まされる。 従来の研究では、リピータを確率的あるいはほぼ決定論的手法を用いて、これらの誤りを緩和する3つの幅広いカテゴリに分類していた。 古典的な通信時間の違いに加えて、これらのアプローチは技術的な複雑さも様々であり、より高度な技術を必要とするほぼ決定論的手法である。 近年, 利用可能なメモリ数の増加と多重化による絡み合い生成の導入は, ワンウェイリピータアーキテクチャと双方向リピータアーキテクチャの再比較を動機付けている。 本研究では,メモリ制約のない「接続指向」双方向リピータにおける多重化基本リンク生成と蒸留を最適化し,絡み合い発生率を向上する新しいプロトコルを提案する。 本稿では, 確率的$n$-to-k$蒸留プロトコルに適合する多重二方向リピータアーキテクチャにおいて, ベル対数の確率分布を導出する再帰的定式化を導入する。 次に,本プロトコルの性能を,これまで一方向スキームが有利であったパラメータ方式の一方向スキームと比較し,より低いリソースと技術要件で,多重化された二方向プロトコルがより良い性能を提供することを示した。

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