論文の概要: Q-REACH: Quantum information Repetition, Error Analysis and Correction using Caching Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24407v1
- Date: Mon, 29 Sep 2025 07:54:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.834738
- Title: Q-REACH: Quantum information Repetition, Error Analysis and Correction using Caching Network
- Title（参考訳）: Q-REACH:キャッシングネットワークを用いた量子情報繰り返し・誤り解析・補正
- Authors: Karl C. Linne, Yuanyuan Li, Debashri Roy, Kaushik Chowdhury,
- Abstract要約: 量子メモリを組み込んだ量子リピータは、送信された量子情報(光子)の損失軽減に重要な役割を果たす
このような量子リピータにおける利用可能なストレージの可用性の制限は、量子情報忠実度(量子状態のペア間の類似度を定量化する計量)と量子ビット伝送率の間のトレードオフを示す。
本稿では,キャッシュネットワークにおけるキューイング理論を利用したQ-REACHを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.520110421205684
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum repeaters incorporating quantum memory play a pivotal role in mitigating loss in transmitted quantum information (photons) due to link attenuation over a long-distance quantum communication network. However, limited availability of available storage in such quantum repeaters and the impact on the time spent within the memory unit presents a trade-off between quantum information fidelity (a metric that quantifies the degree of similarity between a pair of quantum states) and qubit transmission rate. Thus, effective management of storage time for qubits becomes a key consideration in multi-hop quantum networks. To address these challenges, we propose Q-REACH, which leverages queuing theory in caching networks to tune qubit transmission rate while considering fidelity as the cost metric. Our contributions in this work include (i) utilizing a method of repetition that encodes and broadcasts multiple qubits through different quantum paths, (ii) analytically estimating the time spent by these emitted qubits as a function of the number of paths and repeaters, as well as memory units within a repeater, and (iii) formulating optimization problem that leverages this analysis to correct the transmitted logic qubit and select the optimum repetition rate at the transmitter.
- Abstract（参考訳）: 量子メモリを組み込んだ量子リピータは、長距離量子通信ネットワーク上のリンク減衰による送信量子情報(光子)の損失軽減に重要な役割を果たしている。
しかしながら、そのような量子リピータにおける利用可能なストレージの可用性の制限と、メモリユニット内で費やされた時間への影響は、量子情報忠実度(量子状態のペア間の類似度を定量化する計量)と量子ビット伝送速度のトレードオフを示す。
したがって、量子ビットのストレージタイムの効率的な管理は、マルチホップ量子ネットワークにおいて重要な考慮事項となる。
これらの課題に対処するため,キャッシュネットワークにおけるキューイング理論を利用して,量子ビット伝送率の調整を行うQ-REACHを提案する。
この作品への私たちの貢献には
一 異なる量子経路を通して複数の量子ビットを符号化し放送する反復の方法を利用すること。
二 経路及びリピータの数及びリピータ内のメモリユニットの関数としてこれらの放射されたキュービットが使用する時間を解析的に推定すること。
三 この解析を利用して送信された論理キュービットを補正し、送信側で最適な繰り返し率を選択すること。
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