論文の概要: On the accuracy of twirled approximations in repeater chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.16689v1
• Date: Sat, 20 Sep 2025 13:33:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-23 18:58:15.928328
• Title: On the accuracy of twirled approximations in repeater chains
• Title（参考訳）: リピータ連鎖における回転近似の精度について
• Authors: Bethany Davies, Guus Avis, Stephanie Wehner,
• Abstract要約: 量子ネットワークにおいて、二部共役状態はベル対角状態またはヴェルナー状態として近似することが一般的である。 チェーン内の各リピータにおいて、エンタングルメントスワップを実行することで、エンドツーエンドのエンタングルメントを実現するリピータチェーンを考える。 我々は,非ポスト選択スワップの場合,ベル対角近似は終端状態のベル対角要素の計算に正確であることを示す。 また、一般的な雑音形式を持つ初期状態に対して、twirled近似で得られるものとのエンドツーエンドの忠実さの差の有界性も見出す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the performance analysis of quantum networks, it is common to approximate bipartite entangled states as either being Bell-diagonal or Werner states. We refer to these as twirled approximations because it is possible to bring any state to such a form with a twirling map. Although twirled approximations can simplify calculations, they can lead to an inaccuracy in performance estimates. The goal of this work is to quantify this inaccuracy. We consider repeater chains where end-to-end entanglement is achieved by performing an entanglement swap at each repeater in the chain. We consider two scenarios: postselected and non-postselected entanglement swapping, where postselection is performed based on the Bell-state measurement outcomes at the repeaters. We show that, for non-postselected swapping, the Bell-diagonal approximation is exact for the computation of the Bell-diagonal elements of the end-to-end state. We also find that the Werner approximation accurately approximates the end-to-end fidelity when the infidelity of each initial state is small with respect to the number of repeaters in the chain. For postselected swapping, we find bounds on the difference in end-to-end fidelity from what is obtained with the twirled approximation, for initial states with a general noisy form. Finally, for the example of performing quantum key distribution over a repeater chain, we demonstrate how our insights can be used to understand how twirled approximations affect the secret-key rate.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークの性能解析において、二部交絡状態はベル対角状態またはワーナー状態として近似することが一般的である。 我々はこれらを twired approximation と呼び、なぜなら任意の状態が twirling map を持つそのような形式に導かれるからである。 twirled approximations は計算を単純化するが、性能推定の不正確さにつながる可能性がある。 この研究の目標は、この不正確さを定量化することです。 チェーン内の各リピータにおいて、エンタングルメントスワップを実行することで、エンドツーエンドのエンタングルメントを実現するリピータチェーンを考える。 本稿では,ポストセレクトと非ポストセレクトエンタングルメントスワッピングの2つのシナリオについて考察する。 我々は,非ポスト選択スワップの場合,ベル対角近似は終端状態のベル対角要素の計算に正確であることを示す。 また、Werner近似は、各初期状態の不忠実度が鎖内のリピータ数に対して小さいときに、エンドツーエンドの忠実度を正確に近似する。 ポストセレクトされたスワップの場合、一般的なノイズのある初期状態に対して、twirled近似で得られるものとの終端忠実度の差の有界性を求める。 最後に、リピータチェーン上で量子鍵分布を実行する場合の例において、ツワール近似が秘密鍵レートにどのように影響するかを理解するために、我々の洞察がどのように利用できるかを示す。

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