論文の概要: Hierarchical generation and design of quantum codes for resource-efficient loss-tolerant quantum communications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18693v2
• Date: Tue, 04 Feb 2025 09:51:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 11:34:33.789426
• Title: Hierarchical generation and design of quantum codes for resource-efficient loss-tolerant quantum communications
• Title（参考訳）: 資源効率の損失耐性量子通信のための量子符号の階層生成と設計
• Authors: Francesco Cesa, Tommaso Feri, Angelo Bassi,
• Abstract要約: 我々は損失耐性量子コードを生成するための新しいプロトコルを開発した。 これらのコードは、クォービット損失に対する情報保護の中心である。 静的フィードバック機構を備えた単一量子エミッタでこれを実現する方法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We develop novel protocols for generating loss-tolerant quantum codes; these are central for safeguarding information against qubit losses, with most crucial applications in quantum communications. Contrary to current proposals, our method enables top-to-bottom fast encoding and decoding, thereby significantly reducing the additional losses due to the lagging and photon-reordering at the repeater stations. At the hardware level, we show how to achieve this with a single quantum emitter equipped with a static feedback mechanism, which we leverage to engineer entangling gates between a fed-back qubit and multiple emitted qubits in parallel. In addition, analyzing typical patterns within the error-correction decoding graphs, we find optimizations of the code structure, which enable higher performance by also reducing the code size; these are based on the introduction of asymmetries in the code, which mimic the intrinsic adaptiveness of the recovery procedure. We show numerically that these improvements together significantly enhance the loss-correction performance, with major advantages in quantum repeater protocols, where the fast recovery scheme (decoding-encoding) allows for improved repeater rates with smaller photon numbers per code.
• Abstract（参考訳）: 我々は、損失耐性量子コードを生成するための新しいプロトコルを開発し、量子通信において最も重要な応用である、量子ビット損失に対する情報保護の中心である。 提案手法とは対照的に,本手法では,トップ・ツー・ボトムの高速符号化と復号化が可能であり,中継局での遅延や光子並べ替えによる損失が大幅に低減される。 ハードウェアレベルでは、これを静的フィードバック機構を備えた単一量子エミッタで実現する方法を示す。 さらに、誤り訂正復号グラフ内の典型的なパターンを分析し、コードサイズを小さくすることで高いパフォーマンスを実現するコード構造を最適化する。 高速リカバリ方式(復号エンコーディング)により,符号毎の光子数が少ないリカバリ率の向上が可能となる量子リテラルプロトコルにおいて,これらの改善により損失補正性能が著しく向上することを示す。

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