論文の概要: Overcoming user-rate limit of quantum network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.04399v1
- Date: Thu, 06 Mar 2025 12:53:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-07 15:59:02.746981
- Title: Overcoming user-rate limit of quantum network
- Title（参考訳）: 量子ネットワークのユーザレート制限を克服する
- Authors: Yuehan Xu, Qijun Zhang, Junpeng Zhang, Xiaojuan Liao, Ziyi Shen, Xu Liu, Beibei Zhang, Zicong Tan, Zehao Zhou, Jisheng Dai, Xueqin Jiang, Peng Huang, Tao Wang, Guihua Zeng,
- Abstract要約: 我々は,ユーザチャネル当たりの情報容量がネットワーク容量に依存しない量子ネットワークアーキテクチャを開発する。
この成果は、量子インターネットの発展の鍵となる量子ネットワークのユーザレート制限を克服する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.521337944579757
- License:
- Abstract: Quantum networks revolutionize the way of information transmission and are an essential step in building a quantum internet. Generally, the information capacity per user-channel in a quantum network drastically decreases with the increase of network capacity, making it difficultly scale to large-user scenarios. To break this limit, we develop a quantum network architecture in which the information capacity per user-channel is independent of the network capacity (NCI-QN), and all previous quantum networks can be regarded as special examples. Three aspects are investigated. Firstly, a quantum network scheme formulated in a comprehensive multi-mode time-frequency representation is presented. Then, information characteristics of the proposed quantum network are delineated by expanding the well-known Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi (PLOB) bound and the Holevo bound from the linear combination of point-to-point links to a complex network architecture, demonstrating clear proofs of the network capacity independence. Finally, a practical NCI-QN with a network capacity of 19 is experimentally demonstrated using optical frequency comb in quantum key distribution network scenarios, in which the security under the asymptotic case, finite-size effect, composable security, and composable finite-size security are verified, with a secret key rate up to 8.75 Gbps. This achievement overcomes the user-rate limit of quantum network, which is the keystone for the development of the quantum internet.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは情報伝送の方法に革命をもたらし、量子インターネットを構築するための重要なステップである。
一般に、量子ネットワークにおけるユーザチャネル当たりの情報容量は、ネットワーク容量の増加に伴って大幅に減少し、大規模ユーザシナリオへのスケーリングが困難になる。
この限界を打破するために、ユーザチャネル当たりの情報容量がネットワーク容量(NCI-QN)に依存しない量子ネットワークアーキテクチャを開発し、従来の全ての量子ネットワークを特別な例とみなすことができる。
3つの側面が研究されている。
まず、包括的マルチモード時間周波数表現で定式化された量子ネットワークスキームを示す。
提案した量子ネットワークの情報特性は、よく知られた Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi(PLOB)境界と、複雑なネットワークアーキテクチャへのポイント・ツー・ポイントリンクの線形結合からホレヴォ境界を拡張し、ネットワークキャパシティ独立性の明確な証明を示すことにより、デライン化される。
最後に、19のネットワーク容量を持つ実用的NCI-QNを、量子鍵分布ネットワークのシナリオにおいて光周波数コムを用いて実験的に実証し、漸近的な場合のセキュリティ、有限サイズ効果、構成可能なセキュリティ、構成可能な有限サイズセキュリティを秘密鍵レート8.75Gbpsで検証する。
この成果は、量子インターネットの発展の鍵となる量子ネットワークのユーザレート制限を克服する。
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