論文の概要: Piecemaker: a resource-efficient entanglement distribution protocol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.14737v1
• Date: Wed, 20 Aug 2025 14:33:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-21 16:52:41.481157
• Title: Piecemaker: a resource-efficient entanglement distribution protocol
• Title（参考訳）: Piecemaker: 資源効率の高い絡み合い分散プロトコル
• Authors: Luise Prielinger, Kenneth Goodenough, Guus Avis, Stefan Krastanov, Don Towsley, Gayane Vardoyan,
• Abstract要約: 量子スイッチを用いて複数のリモートエンドユーザーに安定化状態を提供するマルチパーティ・エンタングルメント分散プロトコルを提案する。 すべてのベルペアが所望の状態を分散する前に確立されるのを待つ既存のスキームとは異なり、我々のアプローチはベルペアの最小限のサブセットのみを格納する。 我々のプロトコルは, より広範囲の偏極速度とベルペア生成の成功確率において, 多粒子絡み合いに対する1/2の臨界忠実度しきい値を達成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.247751457673331
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce multipartite entanglement distribution protocols that use a quantum switch to deliver stabilizer states to a number of remote end users. As in existing schemes, the first step in our protocols involves Bell pair generation between the switch and each end user. However, unlike existing schemes that wait for all Bell pairs to be established before distributing the desired state -- for example, via a projective measurement -- our approach stores only a minimal subset of Bell pairs while processing every subsequent Bell pair immediately. In doing so, our protocols reduce the average Bell pair storage time compared to existing schemes, resulting in less cumulative noise as a direct consequence. On the theoretical side, our protocol design is grounded in the structure of vertex covers in graph states up to local complementation. Through a comprehensive numerical evaluation, we compare the fidelities of delivered states with those of a baseline scheme, for state sizes up to n = 50 qubits. Simulations also show that our protocols can achieve the critical fidelity threshold of 1/2 for multipartite entanglement in a wider range of depolarization rates and success probabilities of Bell-pair generation. Overall, our protocols always achieve an equal or higher fidelity of the distributed state, and can reduce infidelity by up to 45%.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,多くのリモートエンドユーザーに安定化状態を提供するために,量子スイッチを用いたマルチパーティ・エンタングルメント分布プロトコルを提案する。 既存のスキームと同様に、プロトコルの最初のステップは、スイッチとエンドユーザー間のベルペア生成です。 しかしながら、全てのベルペアが(例えば射影測定によって)所望の状態を分配する前に確立されるのを待つ既存のスキームとは異なり、我々のアプローチはベルペアの最小限のサブセットのみを格納し、後続のベルペアを即座に処理する。 提案手法は,既存の方式に比べて平均的なベル対記憶時間を短縮し,直接的に発生する累積ノイズを低減させる。 理論的には、我々のプロトコル設計は、グラフ状態における頂点被覆の構造から局所的な補間までの基礎を置いている。 包括的数値評価により、n = 50 qubitsまでの状態サイズに対して、納入状態の忠実度をベースラインスキームの忠実度と比較する。 シミュレーションにより,より広い偏極速度およびベルペア生成成功確率において,マルチパーティイト絡み合いにおいて,このプロトコルが1/2の臨界忠実度閾値を達成できることが示唆された。 全体として、我々のプロトコルは常に分散状態の等しいあるいは高い忠実度を実現し、不忠実度を最大45%削減することができる。

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