論文の概要: Feasibility of Logical Bell State Generation in Memory Assisted Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.01434v2
• Date: Tue, 03 Dec 2024 09:09:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 21:11:22.548255
• Title: Feasibility of Logical Bell State Generation in Memory Assisted Quantum Networks
• Title（参考訳）: メモリ支援量子ネットワークにおける論理ベル状態生成の可能性
• Authors: Vladlen Galetsky, Nilesh Vyas, Alberto Comin, Janis Nötzel,
• Abstract要約: 2つの新しい格子手術ベースのプロトコルを導入し、遠隔ノード間の論理ベル状態を確立する。 ローカルプロトコルでは、中間ノードは論理ベル状態を生成し、直接量子メモリに送信する。 非局所的なプロトコルは補助的なベル状態を分散し、量子メモリ内の既存のコード間の境界をマージする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6249398255272316
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This study explores the feasibility of utilizing quantum error correction (QEC) to generate and store logical Bell states in heralded quantum entanglement protocols, crucial for quantum repeater networks. Two novel lattice surgery-based protocols (local and non-local) are introduced to establish logical Bell states between distant nodes using an intermediary node. In the local protocol, the intermediary node creates and directly transmits the logical Bell states to quantum memories. In contrast, the non-local protocol distributes auxiliary Bell states, merging boundaries between pre-existing codes in the quantum memories. We simulate the protocols using realistic experimental parameters, including cavity-enhanced atomic frequency comb quantum memories and multimode fiber-optic noisy channels. The study evaluates rotated and planar surface codes alongside Bacon-Shor codes for small code distances $(d = 3, 5)$ under standard and realistic noise models. We observe pseudo-thresholds, indicating that when physical error rates exceed approximately $p_{\text{err}} \sim 10^{-3}$, QEC codes do not provide any benefit over using unencoded Bell states. Moreover, to achieve an advantage over unencoded Bell states for a distance of $1 \, \mathrm{km}$ between the end node and the intermediary, gate error rates must be reduced by an order of magnitude $(0.1p_{\text{err}_H}$, $0.1p_{\text{err}_{CX}}$, and $0.1p_{\text{err}_M}$), highlighting the need for significant hardware improvements to implement logical Bell state protocols with quantum memories. Finally, both protocols were analyzed for their achieved rates, with the non-local protocol showing higher rates, ranging from $6.64 \, \mathrm{kHz}$ to $1.91 \, \mathrm{kHz}$, over distances of $1$ to $9 \, \mathrm{km}$ between the end node and the intermediary node.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,量子リピータネットワークにおいて重要な量子エンタングルメントプロトコルにおいて,量子誤り訂正(QEC)を用いて論理ベル状態を生成し,保存する可能性を検討する。 2つの新しい格子手術ベースのプロトコル(局所および非局所)を導入し、中間ノードを用いて遠隔ノード間の論理ベル状態を確立する。 ローカルプロトコルでは、中間ノードは論理ベル状態を生成し、直接量子メモリに送信する。 対照的に、非局所的なプロトコルは補助的なベル状態を分散し、量子メモリ内の既存のコード間の境界をマージする。 キャビティ強化原子周波数コム量子メモリやマルチモード光ノイズチャネルなど,現実的な実験パラメータを用いてプロトコルをシミュレートする。 この研究は、標準および現実的なノイズモデルの下で、小さな符号距離$(d = 3, 5)$のBacon-Shor符号と共に回転および平面曲面符号を評価する。 物理誤差率が約$p_{\text{err}} \sim 10^{-3}$を超える場合、QEC符号は、未符号化ベル状態を使用するよりも、いかなる利点も与えないことを示す。 さらに、終端ノードと中間ノードの間の距離が$1 \, \mathrm{km}$のベル状態に対する優位性を得るためには、ゲートエラー率を等級$(0.1p_{\text{err}_H}$, $0.1p_{\text{err}_{CX}}$, $0.1p_{\text{err}_M}$, $0.1p_{\text{err}_M}$, $0.1p_{\text{err}_M}$で減らさなければならない。 最後に、両プロトコルは達成されたレートで分析され、非ローカルプロトコルは、6.64 \, \mathrm{kHz}$から1.91 \, \mathrm{kHz}$まで、終端ノードと中間ノードの間の距離が1ドルから9ドル、\mathrm{km}$より高いレートを示した。

関連論文リスト

• Fault-tolerant Preparation of Distant Logical Bell Pair -- with application in the magic square game [0.0]
  非局所ゲームにおける量子非局所性に対する低雑音の影響について検討する。 物理量子ビットと論理量子ビットを効率的に翻訳するためのインタフェース回路と論理エンタングルメントプロトコル(EPP)を導入する。 我々のフレームワークは、様々な量子エラー訂正符号(QECC)や実験プラットフォームに適用可能である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-17T19:24:49Z)
• Constant Overhead Entanglement Distillation via Scrambling [0.6249768559720122]
  高忠実な量子絡み合いは、セキュアな通信や分散量子コンピューティングといった重要な量子ネットワーク機能を実現する。 量子スクランブル(quantum scrambling) - カオス力学下での量子情報の拡散。 このプロトコルは、ノイズの多い量子ゲートでも有効であり、短期的なデバイスに適していることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-13T16:46:15Z)
• Universal quantum computation via scalable measurement-free error correction [45.29832252085144]
  本研究では,中間回路計測を行なわずに誤り訂正を行うシナリオにおいて,普遍的な量子計算をフォールトトレラントにすることができることを示す。 論理的な$mathitCCZ$ゲートを実現するため,Bacon-Shor符号の無測定変形プロトコルを導入する。 特に,回路レベルのエラーレートが10～3ドル以下であれば,破れない論理性能が達成可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-19T18:55:44Z)
• Multipartite entanglement distribution in Bell-pair networks without Steiner trees and with reduced gate cost [0.6827423171182154]
  本稿では,任意のベルペアネットワーク上でGHZ状態を生成するプロトコルを提案する。 実世界のネットワークモデルにおいて,本プロトコルがゲートコストを低減させることを示す数値的な証拠を提示する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-05T15:33:03Z)
• Quantum error correction below the surface code threshold [107.92016014248976]
  量子誤り訂正は、複数の物理量子ビットを論理量子ビットに結合することで、実用的な量子コンピューティングに到達するための経路を提供する。 本研究では, リアルタイムデコーダと統合された距離7符号と距離5符号の2つの面符号メモリを臨界閾値以下で動作させる。 以上の結果から,大規模なフォールトトレラント量子アルゴリズムの動作要件を実現する装置の性能が示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-24T23:08:50Z)
• Far from Perfect: Quantum Error Correction with (Hyperinvariant) Evenbly Codes [38.729065908701585]
  Evenbly コードと呼ばれる新しいクビット符号のクラスを導入します。 我々の研究は、イブリー符号が実用的な量子コンピューティングアプリケーションにとって有望であることを示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-16T17:18:13Z)
• Creating entangled logical qubits in the heavy-hex lattice with topological codes [0.0]
  この作業では、このバグが機能にどのように変換されるかを示します。 コード距離が最大$d = 4$の論理量子ビット間の絡み合いを示す。 我々は、94%の忠実さを特徴とするポストセレクションを持つ$d=2$のケースに対して、ベルの不平等の違反を検証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-24T17:02:35Z)
• Efficient State Preparation for Metrology and Quantum Error Correction with Global Control [0.0]
  我々は、置換不変な量子ビット状態(Dicke state)の特定の重ね合わせを準備できる、単純で実験的に実現可能なプロトコルを導入する。 理論的不確かさを1-mathcalF10-4$で数値的に設定することで,プロトコルの有用性を実証する。 このプロトコルは、典型的な実験ノイズレベルの存在下で、$gtrsim 95%のフィデリティを達成できると推定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-08T14:28:34Z)
• Complete analysis of a realistic fiber-based quantum repeater scheme [0.8356833388425764]
  遠距離の絡み合いを分散するための量子リピータプロトコルを提案する。 専用通信ステージは、中継ノード間の移動時間に制限されないトライアルレートを可能にする。 実験パラメータの広い範囲におけるプロトコル性能を解析し,1000ドルから1000ドルまでの範囲の秘密鍵レートを求める。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-08T06:31:06Z)
• Quantum Two-Way Communication Protocol Beyond Superdense Coding [36.25599253958745]
  量子対を絡めて古典的なビットを伝送するための双方向通信プロトコルに一方向超深符号化の一般化を導入する。 提案プロトコルは従来のプロトコルと比較してデータレートとエネルギー効率を50%向上させる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-06T08:48:07Z)
• Logical Magic State Preparation with Fidelity Beyond the Distillation Threshold on a Superconducting Quantum Processor [20.66929930736679]
  表面コードに基づくフォールトトレラント量子コンピューティングは、実用的な大規模量子コンピュータの魅力的な候補として浮上している。 回転曲面符号の任意の論理状態準備のためのハードウェア効率が高くスケーラブルなプロトコルを提案する。 さらに, 超伝導量子プロセッサのtextitZuchongzhi 2.1 に実装した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-25T12:10:59Z)
• Non-Local Multi-Qubit Quantum Gates via a Driven Cavity [0.0]
  共振器モードに結合したキュービット上の決定論的非局所的マルチキュービット量子ゲートを実装するための2つのプロトコルを提案する。 プロトコルはキャビティモードの古典的なドライブのみに依存し、キュービットの外部ドライブは不要である。 我々は、光またはマイクロ波空洞に結合した原子および分子量子ビットのゲート忠実度と持続時間の推定を行い、量子誤差補正への応用を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-23T09:30:42Z)
• Spacetime-Efficient Low-Depth Quantum State Preparation with Applications [93.56766264306764]
  任意の量子状態を作成するための新しい決定論的手法は、以前の方法よりも少ない量子資源を必要とすることを示す。 我々は、量子機械学習、ハミルトンシミュレーション、方程式の線形系を解くことなど、この能力が役立ついくつかのアプリケーションを強調した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-03T18:23:20Z)
• Compression for Qubit Clocks [55.38708484314286]
  クォービットクロックの同じ準備状態に対して$n$の圧縮プロトコルを提案する。 このプロトコルは、状態を$(1/2)log n$ qubitsと$(1/2)log n$ classical bitsに忠実にエンコードする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-14T09:45:53Z)
• Efficient Bipartite Entanglement Detection Scheme with a Quantum Adversarial Solver [89.80359585967642]
  パラメータ化量子回路で完了した2プレーヤゼロサムゲームとして,両部絡み検出を再構成する。 このプロトコルを線形光ネットワーク上で実験的に実装し、5量子量子純状態と2量子量子混合状態の両部絡み検出に有効であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-15T09:46:45Z)
• Unimon qubit [42.83899285555746]
  超伝導量子ビットは、量子コンピュータを実装する最も有望な候補の1つである。 本稿では,高非線形性,dc電荷雑音に対する完全な感度,フラックス雑音に対する感度,共振器内の1つのジョセフソン接合のみからなる単純な構造を結合した超伝導量子ビット型ユニモンについて紹介し,実演する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-11T12:57:43Z)
• Protocols for creating and distilling multipartite GHZ states with Bell pairs [0.0]
  高品質なグリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)の分布は多くの量子通信タスクの中心にある。 本稿では,GHZ状態の生成と浄化を行う多種多様なプロトコルを最適化する動的プログラミングアルゴリズムを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-23T09:40:01Z)
• Fault-tolerant Coding for Quantum Communication [71.206200318454]
  ノイズチャネルの多くの用途でメッセージを確実に送信するために、回路をエンコードしてデコードする。 すべての量子チャネル$T$とすべての$eps>0$に対して、以下に示すゲートエラー確率のしきい値$p(epsilon,T)$が存在し、$C-epsilon$より大きいレートはフォールトトレラント的に達成可能である。 我々の結果は、遠方の量子コンピュータが高レベルのノイズの下で通信する必要があるような、大きな距離での通信やオンチップでの通信に関係している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-15T15:10:50Z)
• Quantum Gram-Schmidt Processes and Their Application to Efficient State Read-out for Quantum Algorithms [87.04438831673063]
  本稿では、生成した状態の古典的ベクトル形式を生成する効率的な読み出しプロトコルを提案する。 我々のプロトコルは、出力状態が入力行列の行空間にある場合に適合する。 我々の技術ツールの1つは、Gram-Schmidt正則手順を実行するための効率的な量子アルゴリズムである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-14T11:05:26Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。