論文の概要: Entanglement-Enabled Connectivity Bounds for Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.10186v2
• Date: Wed, 21 May 2025 12:54:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-22 15:42:58.123391
• Title: Entanglement-Enabled Connectivity Bounds for Quantum Networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワークのための絡み合い型接続性境界
• Authors: Si-Yi Chen, Angela Sara Cacciapuoti, Marcello Caleffi,
• Abstract要約: 量子インターネット(Quantum Internet)では、マルチパーティント・エンタングルメント(multipartite entanglement)は、人工トポロジーと呼ばれるリッチで動的なオーバーレイトポロジーを物理的に実現し、通信目的に利用することができる。 元のマルチパートの絡み合った状態から$n$-qubitsのGHZ状態とEPRペアを抽出する能力は、エンドツーエンドおよびオンデマンドの量子通信のためのリソースプリミティブを構成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.901604416781477
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the Quantum Internet, multipartite entanglement enables a rich and dynamic overlay topology, referred to as artificial topology, upon the physical one, that can be exploited for communication purposes. In fact, the ability to extract $n$-qubits GHZ states and EPR pairs from the original multipartite entangled state constitutes the resource primitives for end-to-end and on-demand quantum communications. Thus, in this paper, we theoretically determine upper and lower bounds for the number of extractable $n$-qubits GHZ states and EPR pairs involving nodes remote in the artificial topology, as well as the achievable size $n$ of remote GHZ states. The theoretical analysis is then complemented by the proposal of a novel algorithm, which provides in polynomial-time a heuristic solution to the above problem. This is remarkable, since the theoretical problem is NP-complete. The performance analysis demonstrates the proposed algorithm is able to effectively manipulate the original and arbitrary graph state for extracting entanglement resources across remote nodes.
• Abstract（参考訳）: 量子インターネット(Quantum Internet)では、マルチパーティイトの絡み合いにより、人工トポロジと呼ばれるリッチでダイナミックなオーバーレイトポロジを物理的に実現し、通信目的に利用することができる。 実際、元来のマルチパーティントの絡み合った状態から$n$-qubitsのGHZ状態とEPRペアを抽出する能力は、エンドツーエンドとオンデマンドの量子通信のためのリソースプリミティブを構成する。 そこで,本稿では,人工トポロジにおいて遠隔のノードを含む抽出可能な$n$-qubits GHZ状態とEPRペア,および達成可能な遠隔GHZ状態の容量$n$の上限を理論的に決定する。 理論解析は、多項式時間に上記の問題に対するヒューリスティックな解を与える新しいアルゴリズムの提案によって補完される。 理論上の問題はNP完全であるため、これは驚くべきことである。 性能解析により、提案アルゴリズムは、元のグラフ状態と任意のグラフ状態を効果的に操作し、リモートノード間の絡み合うリソースを抽出できることを示した。

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