論文の概要: Scalable & Noise-Robust Communication Advantage of Multipartite Quantum Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.13223v2
• Date: Tue, 24 Sep 2024 04:47:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-07 11:18:04.213843
• Title: Scalable & Noise-Robust Communication Advantage of Multipartite Quantum Entanglement
• Title（参考訳）: マルチパート量子エンタングルメントのスケーラブル・ノイズ・ロバスト通信性
• Authors: Ananya Chakraborty, Ram Krishna Patra, Kunika Agarwal, Samrat Sen, Pratik Ghosal, Sahil Gopalkrishna Naik, Manik Banik,
• Abstract要約: 量子リソースは、この課題に対処する上で、古典的な手法よりも有利である。 受信機と送信機がマルチキュービットのGreenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態を共有すると、分散入力のある種のグローバル関数は、送信機からの古典的通信の1ビットでしか計算できないことを示す。 また, 絡み合いに基づくプロトコルは, 白色雑音下では顕著な堅牢性を示すことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Distributed computing, involving multiple servers collaborating on designated computations, faces a critical challenge in optimizing inter-server communication -- an issue central to the study of communication complexity. Quantum resources offer advantages over classical methods in addressing this challenge. In this work, we investigate a distributed computing scenario with multiple senders and a single receiver, establishing a scalable advantage of multipartite quantum entanglement in mitigating communication complexity. Specifically, we demonstrate that when the receiver and the senders share a multi-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state -- a quintessential form of genuine multipartite entanglement -- certain global functions of the distributed inputs can be computed with only one bit of classical communication from each sender. In contrast, without entanglement, two bits of communication are required from all but one sender. Consequently, quantum entanglement reduces communication overhead by (n-1) bits for n senders, allowing for arbitrary scaling with an increasing number of senders. We also show that the entanglement-based protocol exhibits significant robustness under white noise, thereby establishing the potential for experimental realization of this novel quantum advantage.
• Abstract（参考訳）: 指定された計算に協力する複数のサーバを含む分散コンピューティングは、通信複雑性の研究の中心となる、サーバ間通信を最適化する上で重要な課題に直面している。 量子リソースは、この課題に対処する上で、古典的な手法よりも有利である。 本研究では,複数の送信機と単一受信機による分散コンピューティングシナリオについて検討し,通信複雑性を緩和する上で,多部量子絡み合いのスケーラブルな優位性を確立する。 具体的には、受信機と送信機がマルチキュービットのGreenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態 – 真のマルチパートエンタングルメント – を共有する場合、分散入力のある種のグローバル関数は、各送信機からの古典的通信の1ビットでのみ計算できることを実証する。 対照的に、絡み合いなしでは、1つの送信者以外は2ビットの通信が必要である。 したがって、量子絡み合いは n 個の送信者に対する (n-1) ビットによる通信オーバーヘッドを減らし、送信者数の増加とともに任意のスケーリングを可能にする。 また、この絡み合いに基づくプロトコルは、白色雑音下で大きな堅牢性を示し、この新しい量子優位性を実験的に実現する可能性を示す。

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