論文の概要: No quantum advantage without classical communication: fundamental limitations of quantum networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09473v1
- Date: Wed, 12 Mar 2025 15:30:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-13 15:35:40.028567
- Title: No quantum advantage without classical communication: fundamental limitations of quantum networks
- Title（参考訳）: 古典的通信のない量子優位性--量子ネットワークの基本的限界
- Authors: Justus Neumann, Tulja Varun Kondra, Kiara Hansenne, Lisa T. Weinbrenner, Hermann Kampermann, Otfried Gühne, Dagmar Bruß, Nikolai Wyderka,
- Abstract要約: 両部絡み合いの長距離分布に依存する量子ネットワークが,局所演算と共有ランダム性とを組み合わさって,関連する量子優位性を達成できないことを示す。
具体的には、これらのネットワークは、グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態やクラスター状態のような、資源の多い量子状態の調製に役立ちません。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum networks connect systems at separate locations via quantum links, enabling a wide range of quantum information tasks between distant parties. Large-scale networks have the potential to enable global secure communication, distributed quantum computation, enhanced clock synchronization, and high-precision multiparameter metrology. For the optimal development of these technologies, however, it is essential to identify the necessary resources and sub-routines that will lead to the quantum advantage, but this is demanding even for the simplest protocols in quantum information processing. Here we show that quantum networks relying on the long-distance distribution of bipartite entanglement, combined with local operations and shared randomness, cannot achieve a relevant quantum advantage. Specifically, we prove that these networks do not help in preparing resourceful quantum states such as Greenberger-Horne-Zeilinger states or cluster states, despite the free availability of long-distance entanglement. At an abstract level, our work points towards a fundamental difference between bipartite and multipartite entanglement. From a practical perspective, our results highlight the need for classical communication combined with quantum memories to fully harness the power of quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、異なる場所のシステムを量子リンクを介して接続し、遠くのパーティ間で幅広い量子情報タスクを可能にする。
大規模ネットワークは、グローバルなセキュアな通信、分散量子計算、クロック同期の強化、高精度なマルチパラメータ・メトロジーを可能にする可能性を秘めている。
しかし、これらの技術の最適な開発には、量子上の優位性につながる必要なリソースやサブルーチンを特定することが不可欠であるが、量子情報処理において最も単純なプロトコルでさえ必要である。
ここでは,両部絡み合いの長距離分布に依存する量子ネットワークが,局所演算と共有ランダム性とを組み合わさって,関連する量子優位性を達成できないことを示す。
具体的には,グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態やクラスタ状態のような資源に富む量子状態の生成には,長距離絡みが自由であるにもかかわらず,これらのネットワークが役に立たないことを示す。
抽象的なレベルでは、我々の研究は二部構成と多部構成の絡み合いの根本的な違いを指している。
実践的な観点からは、量子ネットワークのパワーをフル活用するために、古典的な通信と量子メモリの併用の必要性を強調した。
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