論文の概要: Efficient formulation of quantum network under amplitude damping noise: Highlighting benefits over its Pauli-twirled counterpart

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.18064v1
• Date: Mon, 22 Sep 2025 17:42:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-23 18:58:16.546134
• Title: Efficient formulation of quantum network under amplitude damping noise: Highlighting benefits over its Pauli-twirled counterpart
• Title（参考訳）: 振幅減衰雑音下での量子ネットワークの効率的な定式化:パウリ旋回による高輝度効果
• Authors: Sudipta Mondal, Pritam Halder, Stav Haldar, Aditi Sen De,
• Abstract要約: 本研究は,非パウリ雑音下で動作する等質リピータに基づく線形量子ネットワークにおいて,エンドツーエンドの絡み合いを分散することに焦点を当てる。 我々は,各絡み合ったリンクのこれらの4つのパラメータと,それに作用するノイズの数を追跡する,AQNのシミュレーション手法を開発した。 その結果,NESTING や SWAP-ASAP など多種多様な政策において,AQN は TAQN の忠実度と平均的絡み合いの両面において常に上回っていることが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.12599533416395764
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: At the heart of building a large-scale quantum internet lies the challenge of establishing long-distance entanglement using quantum repeaters, which mitigate direct transmission losses but introduce additional noise in the nodes via interactions with the environment and imperfect operations. This effect has typically been studied under a simplifying Pauli channel assumption. Our study focuses on distributing end-to-end entanglement in a homogeneous, repeater-based linear quantum network operating under a non-Pauli noise, specifically, amplitude damping noise, which we refer to as amplitude damping-affected quantum network (AQN). Unlike its twirled counterpart (TAQN), where the resulting state is fully Bell-diagonal with a single parameter, we prove that the AQN produces a block-diagonal state in the Bell basis with four parameters. We develop a method for the simulation of AQN, where we keep track of these four parameters of each entangled link, along with the number of times noise acts on it, i.e., its age, until it is consumed for swapping. Our results reveal that across diverse policies, including NESTING and SWAP-ASAP, AQN consistently outperforms TAQN in terms of both fidelity and average entanglement. The benefit is most significant in the low-probability regime of elementary link generation, highly relevant for near-term experiments. Notably, we also identify the coherence-time and link-probability regions where TAQN fails while AQN succeeds in distributing end-to-end entanglement.
• Abstract（参考訳）: 大規模な量子インターネットの構築の中心には、直接伝送損失を軽減しつつ、環境との相互作用や不完全な操作を通じてノードに付加的なノイズを導入する量子リピータを用いた長距離の絡み合いを確立するという課題がある。 この効果は通常、単純化されたパウリチャネル仮定の下で研究されている。 本研究は,非パウリ雑音下で動作する等質リピータ型線形量子ネットワーク,特に振幅減衰型量子ネットワーク(AQN)における終端エンタングルメントの分散に着目した。 得られた状態が1つのパラメータを持つベル対角線(TAQN)とは異なり、AQNはベル基底のブロック対角線を4つのパラメータで生成する。 我々は,各絡み合ったリンクのこれらの4つのパラメータと,それに作用するノイズの数,すなわち年齢を,交換に使用されるまで追跡する,AQNのシミュレーション手法を開発した。 その結果,NESTING や SWAP-ASAP など多種多様な政策において,AQN は TAQN の忠実度と平均的絡み合いの両面において常に上回っていることが明らかとなった。 この利点は、初等リンク生成の低確率な状態において最も重要なものであり、短期的な実験に非常に関係している。 また、TAQNが失敗するコヒーレンス時間とリンク確率領域も同定し、AQNはエンドツーエンドの絡み合いの分散に成功している。

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