論文の概要: Quantum MIMO Diversity over Discrete-Variable Crosstalk Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07344v1
- Date: Sun, 10 Aug 2025 13:38:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.819942
- Title: Quantum MIMO Diversity over Discrete-Variable Crosstalk Channels
- Title（参考訳）: 離散可変クロストークチャネル上の量子MIMOの多様性
- Authors: Shehbaz Tariq, Junaid ur Rehman, Symeon Chatzinotas,
- Abstract要約: 本稿では,量子離散変数(DV)マルチインプット・マルチプル・アウトプット(MIMO)チャネルの多様性戦略を提案する。
特に, 完全チャネル状態情報(CSI)を活用できる場合には, クローン精製戦略が有利であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.04430775147211
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum communication plays a pivotal role in enabling distributed quantum computing and sensing. Diversity strategies can be used to increase the communication reliability (in the sense of output fidelity with respect to the input quantum state) when multiple communication channels are available. The current paper proposes a diversity strategy for quantum discrete variable (DV) multiple-input-multiple-output (MIMO) channels, utilizing approximate cloning to distribute information across multiple channels at the transmitter and purification to merge the noisy and entangled joint state into a single quantum state at the receiver. The proposed method is compared with simpler strategies, such as the best-channel selection, to identify the advantage regions over a quantum channel combining both crosstalk and depolarization, where the crosstalk is modeled by a controlled-SWAP operator. Our numerical results show that the cloning-purification strategy offers an advantage, especially in cases where full channel state information (CSI) can be exploited to optimize the cloning asymmetry. More importantly, and in contrast to the classic MIMO diversity, we demonstrate that the distribution of quantum information over all available channels does not always provide an advantage due to the dilution cost of the cloning operation.
- Abstract（参考訳）: 量子通信は分散量子コンピューティングとセンシングの実現において重要な役割を担っている。
多様性戦略は、複数の通信チャネルが利用可能であるときに(入力量子状態に対する出力の忠実さという意味で)通信信頼性を高めるために使用できる。
本報告では, 量子離散変数 (DV) マルチインプット・マルチプル・アウトプット (MIMO) チャネルの多様性戦略を提案し, 近似クローニングを利用して送信機における複数のチャネルに情報を分散し, ノイズと絡み合った接合状態を受信機における単一量子状態にマージする。
提案手法は,クロストークとデポラライゼーションを組み合わせた量子チャネル上で,クロストークが制御されたSWAP演算子によってモデル化される有利な領域を特定するため,最良チャネル選択などの簡易な手法と比較する。
特に, 完全チャネル状態情報(CSI)を利用してクローン非対称性を最適化する場合に, クローン浄化戦略が有利であることを示す。
さらに重要なことは、従来のMIMOの多様性とは対照的に、すべての利用可能なチャネルにおける量子情報の分布は、クローン演算の希釈コストのために必ずしも有利ではないことを示すことである。
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