論文の概要: \textit{In Silico} Benchmarking of Detectable Byzantine Agreement in Noisy Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.02629v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 17:34:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 21:40:46.269619
• Title: \textit{In Silico} Benchmarking of Detectable Byzantine Agreement in Noisy Quantum Networks
• Title（参考訳）: 雑音量子ネットワークにおける検出可能なビザンチン合意のベンチマーク
• Authors: Mayank Bhatia, Shaan Doshi, Daniel Winton, Brian Doolittle, Bruno Abreu, Santiago Núñez-Corrales,
• Abstract要約: 量子検出可能ビザンチン協定(QDBA)は、絡み合った量子状態を活用することで、古典的な制限を超えるコンセンサスプロトコルを実現する。 本稿では,現実的な量子ネットワーク条件下でのEPRQDBAプロトコルの包括的な計算結果について述べる。 本研究は,実環境におけるQDBA実装の評価と最適化のガイドラインとして機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6157382820537719
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum communication resources offer significant advantages for fault-tolerant distributed protocols, particularly in Byzantine Agreement (BA), where reliability against adversarial interference is essential. Quantum Detectable Byzantine Agreement (QDBA) enables consensus protocols that surpass classical limitations by leveraging entangled quantum states. In this work, we focus on the practical realization of QDBA using Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) pairs, the simplest maximally entangled quantum resources, making the protocol experimentally accessible across current quantum hardware platforms. We present a comprehensive computational study of the EPRQDBA protocol under realistic quantum network conditions, utilizing the Aliro Quantum Network Simulator to evaluate the performance and robustness of the protocol. Our simulations systematically explore the protocol's parameter space --including variations in network size, traitorous node count, the amount of entanglement consumed in the protocol, and physically motivated noise models tailored specifically for superconducting and photonic qubit technologies. Through extensive numerical experiments, we provide insights into how these physically realistic parameters impact protocol performance, establishing critical thresholds and optimal operational regimes for experimental implementations. This work bridges theoretical advances in quantum consensus protocols with practical network implementations, offering a concrete reference for experimentalists. Our findings serve as a guideline for evaluating and optimizing QDBA implementations in realistic, noisy environments.
• Abstract（参考訳）: 量子通信資源は、特に敵対的干渉に対する信頼性が不可欠であるビザンツ協定(BA)において、フォールトトレラントな分散プロトコルに重大な利点をもたらす。 量子検出可能ビザンチン協定(QDBA)は、絡み合った量子状態を活用することで、古典的な制限を超えるコンセンサスプロトコルを実現する。 本研究では,Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) ペアを用いたQDBAの実現に焦点をあてる。 本稿では、Aliro Quantum Network Simulatorを用いて、現実的な量子ネットワーク条件下でのEPRQDBAプロトコルの総合計算を行い、プロトコルの性能とロバスト性を評価する。 シミュレーションでは, ネットワークサイズ, 特性ノード数, プロトコル内で消費される絡み合い量, 超伝導および光量子ビット技術に特化した物理的動機付けノイズモデルなど, プロトコルのパラメータ空間を体系的に探索する。 広範にわたる数値実験を通じて、これらの物理的に現実的なパラメータがプロトコルのパフォーマンスにどのように影響するかを洞察し、重要なしきい値を確立し、実験的な実装に最適な運用体制を確立する。 この研究は、量子コンセンサスプロトコルの理論的進歩と実践的なネットワーク実装を橋渡しし、実験者への具体的な参照を提供する。 本研究は,実環境におけるQDBA実装の評価と最適化のガイドラインとして機能する。

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