論文の概要: Enhancing Quantum Dense Coding Robustness Using Information Entropy-Based Metrics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.12565v1
• Date: Thu, 17 Apr 2025 01:29:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 14:36:26.285914
• Title: Enhancing Quantum Dense Coding Robustness Using Information Entropy-Based Metrics
• Title（参考訳）: 情報エントロピーに基づくメトリクスを用いた量子密度符号化ロバスト性向上
• Authors: Syed Emad Uddin Shubha, Tasnuva Farheen,
• Abstract要約: Superdense Codingはセキュアな量子通信の基盤であり、単一の量子ビット内で2つの古典的ビットを符号化するために、事前共有の絡み合いを利用する。 誤り訂正符号や絡み込み蒸留といった従来の手法は、一般に動的に変化する雑音条件には不十分である。 この研究は、5ビット完全コードと、絡み合ったペアを破棄するのを避ける新しいグローバル適応精製とを統合する適応プロトコルを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Superdense Coding is a cornerstone in secure quantum communication, exploiting pre-shared entanglement to encode two classical bits within a single qubit. However, noise and decoherence deteriorate entanglement quality, restricting both fidelity and channel capacity in practical settings. Traditional methods, such as error correcting codes or entanglement distillation, are generally inadequate for dynamically varying noise conditions. Moreover, reliance on fidelity alone may fail to capture more subtle noise effects. This work introduces an adaptive protocol that integrates the five-qubit perfect code with a novel global adaptive purification that avoids discarding entangled pairs. By monitoring two information entropy-based metrics, quantum discord (QD) and entanglement of formation (EoF) from pilot pairs, we dynamically tune a global unitary to counteract noise. Our simulations, under both amplitude and phase damping, indicate that this integrated strategy could significantly enhance superdense coding robustness while preserving high throughput, thereby offering a scalable pathway toward a high-capacity quantum internet.
• Abstract（参考訳）: Superdense Codingはセキュアな量子通信の基盤であり、単一の量子ビット内で2つの古典的ビットを符号化するために、事前共有の絡み合いを利用する。 しかし、ノイズとデコヒーレンスは絡み合いの質を悪化させ、実用的な環境では、忠実度とチャネル容量の両方を制限した。 誤り訂正符号や絡み込み蒸留といった従来の手法は、一般に動的に変化する雑音条件には不十分である。 さらに、忠実さのみへの依存は、より微妙なノイズ効果を捉えるのに失敗する可能性がある。 この研究は、5ビット完全コードと、絡み合ったペアを破棄するのを避ける新しいグローバル適応精製とを統合する適応プロトコルを導入する。 パイロットペアから量子不協和(QD)と生成の絡み合い(EoF)という2つの情報エントロピーに基づくメトリクスをモニタリングすることにより、グローバルなユニタリを動的に調整し、ノイズに対処する。 我々のシミュレーションは、振幅と位相減衰の両方の下で、この統合戦略が高スループットを維持しながら超高密度の符号化ロバスト性を大幅に向上させ、高容量量子インターネットへのスケーラブルな経路を提供することを示唆している。

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