論文の概要: Proposal of quantum repeater architecture based on Rydberg atom quantum processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12523v1
- Date: Wed, 16 Oct 2024 13:02:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-17 13:41:54.043495
- Title: Proposal of quantum repeater architecture based on Rydberg atom quantum processors
- Title（参考訳）: Rydberg原子量子プロセッサに基づく量子リピータアーキテクチャの提案
- Authors: Yan-Lei Zhang, Qing-Xuan Jie, Ming Li, Shu-Hao Wu, Zhu-Bo Wang, Xu-Bo Zou, Peng-Fei Zhang, Gang Li, Tiancai Zhang, Guang-Can Guo, Chang-Ling Zou,
- Abstract要約: 大規模量子ネットワークは、リモート量子ノード間の高忠実な量子絡み合い状態を生成する必要がある。
本稿では、Rydberg原子量子プロセッサと光学キャビティを統合し、これらの課題を克服する新しい量子リピータアーキテクチャを提案する。
実測的な実験パラメータを取り入れた数値シミュレーションは、局所領域ネットワーク内の2ノード間の1.1,kHzの速度で99%の忠実度を持つベル状態の生成を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.931377602479
- License:
- Abstract: Realizing large-scale quantum networks requires the generation of high-fidelity quantum entanglement states between remote quantum nodes, a key resource for quantum communication, distributed computation and sensing applications. However, entanglement distribution between quantum network nodes is hindered by optical transmission loss and local operation errors. Here, we propose a novel quantum repeater architecture that synergistically integrates Rydberg atom quantum processors with optical cavities to overcome these challenges. Our scheme leverages cavity-mediated interactions for efficient remote entanglement generation, followed by Rydberg interaction-based entanglement purification and swapping. Numerical simulations, incorporating realistic experimental parameters, demonstrate the generation of Bell states with 99\% fidelity at rates of 1.1\,kHz between two nodes in local-area network (distance $0.1\,\mathrm{km}$), and can be extend to metropolitan-area ($25\,\mathrm{km}$) or intercity ($\mathrm{250\,\mathrm{km}}$, with the assitance of frequency converters) network with a rate of 0.1\,kHz. This scalable approach opens up near-term opportunities for exploring quantum network applications and investigating the advantages of distributed quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子ネットワークを実現するには、量子通信、分散計算、センシングアプリケーションのための重要なリソースであるリモート量子ノード間の高忠実な量子絡み合い状態を生成する必要がある。
しかし、量子ネットワークノード間の絡み合い分布は、光伝送損失と局所的な動作誤差によって妨げられる。
本稿では、これらの課題を克服するために、Rydberg原子量子プロセッサと光学キャビティを相乗的に統合する新しい量子リピータアーキテクチャを提案する。
提案手法は, キャビティを介する相互作用を利用して効率的な遠隔絡み合い生成を行い, 続いてRydberg相互作用に基づく絡み合いの浄化と交換を行う。
現実的な実験パラメータを取り入れた数値シミュレーションでは、局所領域ネットワーク内の2つのノード間で1.1\,kHzの確率で99\%のベル状態が生成され(距離$0.1\,\mathrm{km}$)、大都市圏($25\,\mathrm{km}$)または都市間($\mathrm{250\,\mathrm{km}}$)まで拡張できる。
このスケーラブルなアプローチは、量子ネットワークアプリケーションを探索し、分散量子情報処理の利点を研究するための短期的な機会を開く。
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