論文の概要: Capacity-Achieving Entanglement Purification Protocol for Pauli Dephasing Channel
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.14573v1
- Date: Thu, 21 Nov 2024 20:41:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-25 15:02:34.242697
- Title: Capacity-Achieving Entanglement Purification Protocol for Pauli Dephasing Channel
- Title（参考訳）: Pauli Dephasing Channel 用キャパシティ取得エンタングル化プロトコル
- Authors: Ozlem Erkilic, Matthew S. Winnel, Aritra Das, Sebastian Kish, Ping Koy Lam, Jie Zhao, Syed M. Assad,
- Abstract要約: 中心ノード経由の単純な絡み合い交換プロトコルは、パウリのデフォーカスチャネルに対して有効ではない。
これは、絡み合いスワップを実行する前に分散ベル状態の浄化の重要性を強調している。
両方向の古典的通信を補助する絡み合い浄化プロトコルを導入し、状態の浄化だけでなく、チャネルの容量も達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6632263048576381
- License:
- Abstract: Quantum communication facilitates the secure transmission of information and the distribution of entanglement, but the rates at which these tasks can be achieved are fundamentally constrained by the capacities of quantum channels. Although quantum repeaters typically enhance these rates by mitigating losses and noise, a simple entanglement swapping protocol via a central node is not effective against the Pauli dephasing channel due to the additional degradation introduced by Bell-state measurements. This highlights the importance of purifying distributed Bell states before performing entanglement swapping. In this work, we introduce an entanglement purification protocol assisted by two-way classical communication that not only purifies the states but also achieves the channel capacities. Our protocol uses an iterative process involving CNOT gates and Hadamard basis measurements, progressively increasing the fidelity of Bell states with each iteration. This process ensures that the resulting Bell pairs are perfect in the limit of many recursive iterations, making them ideal for use in quantum repeaters and for correcting dephasing errors in quantum computers. The explicit circuit we propose is versatile and applicable to any number of Bell pairs, offering a practical solution for mitigating decoherence in quantum networks and distributed quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 量子通信は、情報の安全な伝達と絡み合いの分配を促進するが、これらのタスクが達成できる速度は、量子チャネルの容量によって根本的に制限される。
量子リピータは通常、損失とノイズを緩和することでこれらの速度を高めるが、ベル状態測定によって導入されたさらなる劣化のため、中央ノード経由の単純な絡み合い交換プロトコルは、パウリのデファスティングチャネルに対して有効ではない。
これは、絡み合いスワップを実行する前に分散ベル状態の浄化の重要性を強調している。
本研究では,2方向の古典通信による絡み合い解消プロトコルを導入し,状態の浄化だけでなく,チャネルの容量も実現した。
提案プロトコルでは,CNOTゲートとアダマール基底測定を含む反復的プロセスを用いて,各繰り返しでベル状態の忠実度を徐々に増大させる。
このプロセスは、ベル対が多くの再帰的な反復の極限で完璧であることを保証するため、量子リピータでの使用や、量子コンピュータでの誤認識の訂正に最適である。
私たちが提案する明示的な回路は、任意の数のベル対に適用可能であり、量子ネットワークと分散量子コンピューティングにおけるデコヒーレンスを緩和するための実用的なソリューションを提供する。
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