論文の概要: Carrier-Assisted Entanglement Purification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.07514v1
• Date: Tue, 09 Sep 2025 08:51:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-10 14:38:27.23721
• Title: Carrier-Assisted Entanglement Purification
• Title（参考訳）: キャリアによる絡み合いの浄化
• Authors: Jaemin Kim, Karthik Mohan, Sung Won Yun, Joonwoo Bae,
• Abstract要約: 絡み合った蒸留は、局所的な操作と古典的な通信によって、遠く離れたノード間で共有されるノイズの多い絡み合った状態の浄化を可能にする。 本稿では,量子通信による絡合浄化プロトコル,すなわちキャリア支援型絡合浄化プロトコルを提案する。 単一量子伝送がノイズのない場合、このプロトコルは、当事者が共有するノイズの多い絡み合った状態を浄化できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.610551500789847
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Entanglement distillation, a fundamental building block of quantum networks, enables the purification of noisy entangled states shared among distant nodes by local operations and classical communication. Its practical realization presents several technical challenges, including the storage of quantum states in quantum memory and the execution of coherent quantum operations on multiple copies of states within the quantum memory. In this work, we present an entanglement purification protocol via quantum communication, namely a carrier-assisted entanglement purification protocol, which utilizes two elements only: i) quantum memory for a single-copy entangled state shared by parties and ii) single qubits travelling between parties. We show that the protocol, when single-qubit transmission is noiseless, can purify a noisy entangled state shared by parties. When single-qubit transmission is noisy, the purification relies on types of noisy qubit channels; we characterize qubit channels such that the protocol works for the purification. We resolve the limitation by applying multiple qubits over noisy channels, and show that the purification protocol with multi-carrier qubits works through a noisy qubit channel in general, provided that the channels are not entanglement-breaking, i.e., channels that cannot be constructed as measure-and-prepare operations. Our results significantly reduce the experimental overhead needed for distilling entanglement, such as quantum memory and coherent operations, making long-distance pure entanglement closer to a practical realization.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークの基本構築ブロックであるエンタングルメント蒸留は、局所的な演算と古典的な通信によって、遠いノード間で共有されるノイズの多い絡み合った状態の浄化を可能にする。 その実践的実現は、量子メモリにおける量子状態の保存や、量子メモリ内の複数の状態のコピー上でのコヒーレントな量子演算の実行など、いくつかの技術的課題をもたらす。 本稿では, 量子通信による絡み込み浄化プロトコル, すなわち, 2つの要素のみを利用するキャリア支援型絡み込み浄化プロトコルを提案する。 一 当事者が共有する単一コピーの絡み合った状態の量子メモリ 二 当事者間を旅する一本のキュービット 単一量子伝送がノイズのない場合、このプロトコルは、当事者が共有するノイズの多い絡み合った状態を浄化できることを示す。 単一キュービット伝送がノイズの多い場合、浄化はノイズの多いキュービットチャネルの種類に依存し、このプロトコルが浄化に有効であるようなキュービットチャネルを特徴付ける。 我々は、複数のキュービットを雑音のあるチャネルに適用することで制限を解消し、マルチキャリアキュービットによる浄化プロトコルが一般にノイズの多いキュービットチャネルを介して動作することを示す。 その結果, 量子メモリやコヒーレント操作など, 絡み込みの蒸留に必要な実験的オーバーヘッドを著しく低減し, 長距離純絡みを実用的実現に近づけることができた。

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