論文の概要: Towards a General Framework for Practical Quantum Network Protocols
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.20472v1
- Date: Sun, 29 Dec 2024 14:20:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-31 16:05:47.006125
- Title: Towards a General Framework for Practical Quantum Network Protocols
- Title（参考訳）: 量子ネットワークプロトコルの汎用化に向けて
- Authors: Sumeet Khatri,
- Abstract要約: この論文の主な貢献は、量子ネットワークにおけるエンタングルメント分布プロトコルの数学的枠組みである。
我々は、絡み合い分布の実践的な側面を取り入れた地上および衛星ベースの量子ネットワークアーキテクチャを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9065034043031668
- License:
- Abstract: The quantum internet is one of the frontiers of quantum information science. It will revolutionize the way we communicate and do other tasks, and it will allow for tasks that are not possible using the current, classical internet. The backbone of a quantum internet is entanglement distributed globally in order to allow for such novel applications to be performed over long distances. Experimental progress is currently being made to realize quantum networks on a small scale, but much theoretical work is still needed in order to understand how best to distribute entanglement and to guide the realization of large-scale quantum networks, and eventually the quantum internet, especially with the limitations of near-term quantum technologies. This work provides an initial step towards this goal. The main contribution of this thesis is a mathematical framework for entanglement distribution protocols in a quantum network, which allows for discovering optimal protocols using reinforcement learning. We start with a general development of quantum decision processes, which is the theoretical backdrop of reinforcement learning. Then, we define the general task of entanglement distribution in a quantum network, and we present ground- and satellite-based quantum network architectures that incorporate practical aspects of entanglement distribution. We combine the theory of decision processes and the practical quantum network architectures into an overall entanglement distribution protocol. We also define practical figures of merit to evaluate entanglement distribution protocols, which help to guide experimental implementations.
- Abstract（参考訳）: 量子インターネットは、量子情報科学のフロンティアの1つである。
それは私たちのコミュニケーションや他のタスクの方法に革命をもたらし、現在の古典的なインターネットでは不可能なタスクを可能にします。
量子インターネットのバックボーンは、このような新しいアプリケーションが長距離にわたって実行されるように、世界中に分散している。
量子ネットワークを小さなスケールで実現するためには、現在実験的な進歩がなされているが、絡み合いを分散し、大規模量子ネットワークの実現、そして最終的には量子インターネット、特に短期量子技術の限界を導くのに最適な方法を理解するためには、多くの理論的研究が必要である。
この作業は、この目標に向けての最初のステップを提供します。
この論文の主な貢献は、量子ネットワークにおけるエンタングルメント分布プロトコルの数学的枠組みであり、強化学習を用いて最適なプロトコルを発見することができる。
まず、強化学習の理論的背景である量子決定過程の一般的な展開から始める。
そこで我々は,量子ネットワークにおける絡み合い分布の一般的なタスクを定義し,絡み合い分布の実践的な側面を取り入れた地上および衛星ベースの量子ネットワークアーキテクチャを提案する。
決定過程の理論と実用的な量子ネットワークアーキテクチャを総合的絡み合い分布プロトコルに結合する。
また,実験的な実装の指針となる絡み合い分布プロトコルを評価するための実用的メリットも定義する。
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