論文の概要: Optimal resource requirements for connected quantum sub-networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14384v1
• Date: Thu, 20 Feb 2025 09:20:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 14:27:09.360951
• Title: Optimal resource requirements for connected quantum sub-networks
• Title（参考訳）: 連結量子サブネットワークのための最適資源要件
• Authors: Shashank Shekhar, Md Sohel Mondal, Siddhartha Santra,
• Abstract要約: この研究は、量子サブネットワークを接続することで大きな量子ネットワークを構築するためのスケーラブルなアプローチを説明する。 しきい値を満たす平均ネットワークパラメータの最適値を与える方程式の集合を導出する。 その結果,グローバルな量子インターネットを形成するために相互接続された量子サブネットワークにおいて,最適なリソース要求を計算する経路が提示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.619107149276392
• License:
• Abstract: The realization of a global quantum network capable of supporting secure communication and other quantum information processing (QIP) tasks hinges on the ability to distribute high-fidelity entanglement across long distances while optimizing resource usage. This work describes a scalable approach for building large quantum networks by connecting quantum sub-networks using entanglement backbones as interconnections and a swapping based entanglement distribution protocol. Using a statistical model for parametrized quantum sub-networks we derive a set of equations whose solutions give the optimal values of average network parameters that meet threshold requirements for QIP tasks while minimizing resource cost functions. Our analysis extends to the scenario where multiple sub-networks must be interconnected simultaneously based on the formulation of a global resource cost function. The probability of successfully satisfying the parameter thresholds of a QIP task as a function of average parameters of the sub-networks for random network demands reveals a transition from zero to full satisfiability above critical network parameter values. Moreover, we find that the satisfiability transition can be smooth or discontinuous depending on the topology of the sub-networks. Our results present a pathway for calculating optimal resource requirements in quantum sub-networks interconnected to form the global quantum internet.
• Abstract（参考訳）: セキュアな通信および他の量子情報処理(QIP)タスクをサポートすることができるグローバルな量子ネットワークの実現は、リソース使用を最適化しつつ、長距離にわたって高忠実な絡み合いを分散する能力に基づいている。 本研究は, 量子サブネットワーク構築のためのスケーラブルなアプローチとして, 絡み合いバックボーンを相互接続として, およびスワッピングに基づく絡み合い分布プロトコルを用いて接続する。 パラメータ化量子サブネットワークの統計モデルを用いて、資源コスト関数を最小化しながらQIPタスクのしきい値を満たす平均ネットワークパラメータの最適値を与える方程式の集合を導出する。 我々の分析は、グローバルリソースコスト関数の定式化に基づいて、複数のサブネットワークを同時に相互接続しなければならないシナリオにまで拡張する。 ランダムネットワーク要求に対するサブネットワークの平均パラメータの関数としてのQIPタスクのパラメータ閾値をうまく満たす確率は、臨界ネットワークパラメータ値よりも0から完全満足度への遷移を示す。 さらに, サブネットワークのトポロジに応じて, 満足度遷移はスムーズあるいは不連続であることがわかった。 その結果,グローバルな量子インターネットを形成するために相互接続された量子サブネットワークにおいて,最適なリソース要求を計算する経路が提示された。

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