論文の概要: Scalable MHz-Rate Entanglement Distribution in Low-Latency Quantum Networks Interconnecting Heterogeneous Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.05567v2
- Date: Fri, 11 Apr 2025 22:18:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-15 16:44:20.414826
- Title: Scalable MHz-Rate Entanglement Distribution in Low-Latency Quantum Networks Interconnecting Heterogeneous Quantum Processors
- Title（参考訳）: 異種量子プロセッサを相互接続する低レイテンシ量子ネットワークにおけるスケーラブルMHzレートエンタングルメント分布
- Authors: Jiapeng Zhao, Yang Xu, Xiyuan Lu, Eneet Kaur, Michael Kilzer, Ramana Kompella, Robert W. Boyd, Reza Nejabati,
- Abstract要約: 本稿では、再構成可能な量子インタフェースの概念を導入し、量子ネットワークアーキテクチャを提案する。
本プロトコルでは、光量子ビットの周波数と時間モードを高密度波長分割多重化(DWDM)チャネルに調整することにより、4.5MHzのベル対の分布率を実現する。
ナノ秒再構成レイテンシは、低損失、低不忠実、高次元スイッチで示することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.512722206691504
- License:
- Abstract: Practical distributed quantum computing and error correction require high-qubit-rate, high-fidelity, and low-reconfiguration-latency quantum networks between heterogeneous quantum information processors. Unfortunately, in a quantum network with homogeneous quantum processors, the theoretical entanglement distribution rate for a single channel is limited to the 100-kHz level with a millisecond-level reconfiguration latency, which is not sufficient for error-corrected distributed quantum computing. Here, we propose a quantum network architecture by introducing the concept of a reconfigurable quantum interface. In our protocol, through tuning the frequency and temporal mode of the photonic qubits to dense wavelength division multiplexing (DWDM) channels, a 4.5 MHz Bell pair distribution rate, with a potential of more than 40 MHz Bell pair rate, is achieved. Through the use of reconfigurable quantum interfaces and wavelength-selective switches, a nanosecond network reconfiguration latency can be demonstrated with low-loss, low-infidelity and high-dimensional switches. To the best of our knowledge, our architecture is the first practical solution that can accommodate the entanglement distribution between heterogeneous quantum nodes with a rate and latency that satisfy most distributed quantum circuits and error correction requirements. The proposed architecture is compatible with the industry-standard DWDM infrastructure, offering a scalable and cost-effective solution for distributed quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 実用化された分散量子コンピューティングと誤り訂正は、異種量子情報プロセッサ間の高量子レート、高忠実、低再構成遅延量子ネットワークを必要とする。
残念なことに、均一な量子プロセッサを持つ量子ネットワークでは、単一チャネルの理論的絡み合い分布速度はミリ秒レベルの再構成遅延を持つ100kHzレベルに制限されるため、誤り訂正された分散量子コンピューティングには不十分である。
本稿では、再構成可能な量子インタフェースの概念を導入し、量子ネットワークアーキテクチャを提案する。
本プロトコルでは、光量子ビットの周波数と時間モードを高密度波長分割多重化(DWDM)チャネルに調整することにより、4.5MHzベル対の分布速度を40MHzベル対の確率で達成する。
再構成可能な量子インタフェースと波長選択スイッチを用いることで、低損失、低忠実、高次元スイッチでナノ秒ネットワーク再構成レイテンシを実演することができる。
我々の知る限り、我々のアーキテクチャは、多くの分散量子回路とエラー訂正要求を満たすレートと遅延で、異種量子ノード間の絡み合い分布に対応できる最初の実用的なソリューションである。
提案アーキテクチャは業界標準のDWDMインフラストラクチャと互換性があり、分散量子コンピューティングのためのスケーラブルで費用対効果の高いソリューションを提供する。
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