論文の概要: Effect of noise and topologies on multi-photon quantum protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.19270v2
• Date: Wed, 28 May 2025 00:57:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-29 12:33:41.74246
• Title: Effect of noise and topologies on multi-photon quantum protocols
• Title（参考訳）: 多光子量子プロトコルにおけるノイズとトポロジーの影響
• Authors: Nitin Jha, Abhishek Parakh, Mahadevan Subramaniam,
• Abstract要約: 量子拡張ネットワークは、悪意のあるアクターに対する検出と保護を改善するために量子現象を使用することを目的としている。 このようなハイブリッドネットワークでは、単一光子に基づく量子プロトコルが送信距離とデータ速度のボトルネックとなる。 一方、マルチ光子量子プロトコルは、実用的な仮定の下で動作するよう設計されており、単一の光子エミッタを必要としない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum-augmented networks aim to use quantum phenomena to improve detection and protection against malicious actors in a classical communication network. This may include multiplexing quantum signals into classical fiber optical channels and incorporating purely quantum links alongside classical links in the network. In such hybrid networks, quantum protocols based on single photons become a bottleneck for transmission distances and data speeds, thereby reducing entire network performance. Furthermore, many of the security assumptions of the single-photon protocols do not hold up in practice because of the impossibility of manufacturing single-photon emitters. Multi-photon quantum protocols, on the other hand, are designed to operate under practical assumptions and do not require single photon emitters. As a result, they provide higher levels of security guarantees and longer transmission distances. However, the effect of channel and device noise on multiphoton protocols in terms of security, transmission distances, and bit rates has not been investigated. In this paper, we focus on channel noise and present our observations on the effect of various types of noise on multi-photon protocols. We also investigate the effect of topologies such as ring, star, and torus on the noise characteristics of the multi-photon protocols. Our results show the possible advantages of switching to multi-photon protocols and give insights into the repeater placement and topology choice for quantum-augmented networks.
• Abstract（参考訳）: 量子拡張ネットワークは、古典的な通信ネットワークにおける悪意あるアクターの検出と保護を改善するために量子現象を利用することを目的としている。 これには、量子信号を古典的なファイバー光チャネルに多重化することや、ネットワーク内の古典的なリンクと並行して純粋に量子リンクを組み込むことが含まれる。 このようなハイブリッドネットワークでは、単一光子に基づく量子プロトコルが送信距離やデータ速度のボトルネックとなり、ネットワーク全体の性能が低下する。 さらに、単一光子プロトコルのセキュリティ上の前提の多くは、単一光子エミッタの製造が不可能であるため、実際には維持されない。 一方、マルチ光子量子プロトコルは、実用的な仮定の下で動作するよう設計されており、単一の光子エミッタを必要としない。 その結果、より高いレベルのセキュリティ保証と送信距離が提供される。 しかし,通信路やデバイスノイズがマルチフォトンプロトコルのセキュリティ,伝送距離,ビットレートに与える影響は検討されていない。 本稿では,チャネルノイズに着目し,様々な種類のノイズがマルチ光子プロトコルに与える影響について考察する。 また,リング,スター,トーラスなどの位相が多光子プロトコルの雑音特性に及ぼす影響についても検討した。 本結果は,マルチ光子プロトコルに切り替えることの利点を示し,量子拡張ネットワークにおけるリピータ配置とトポロジ選択に関する洞察を与える。

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