論文の概要: Quantum Strategies to Overcome Classical Multiplexing Limits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.06099v1
• Date: Tue, 07 Oct 2025 16:30:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.355787
• Title: Quantum Strategies to Overcome Classical Multiplexing Limits
• Title（参考訳）: 古典的多重化限界を克服する量子戦略
• Authors: Tzula B. Propp, Bethany Davies, Jeroen Grimbergen, Emil R. Hellebek, Junior R. Gonzales-Ureta, Janice van Dam, Joshua A. Slater, Anders S. Sørensen, Stephanie D. C. Wehner,
• Abstract要約: 短期量子ネットワークは、低い量子通信速度のためにボトルネックに直面している。 これにより、動作速度の低下とノイズ記憶におけるキュービット記憶時間の増加により性能が低下する。 このボトルネックを回避する1つの方法は多重化であり、複数の信号を1つの信号に組み合わせて全体のレートを改善することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Near-term quantum networks face a bottleneck due to low quantum communication rates. This degrades performance both by lowering operating speeds and increasing qubit storage time in noisy memories, making some quantum internet applications infeasible. One way to circumvent this bottleneck is multiplexing: combining multiple signals into a single signal to improve the overall rate. Standard multiplexing techniques are classical in that they do not make use of coherence between quantum channels nor account for decoherence rates that vary during a protocol's execution. In this paper, we first derive semiclassical limits to multiplexing for many-qubit protocols, and then introduce new techniques: quantum multiplexing and multi-server multiplexing. These can enable beyond-classical multiplexing advantages. We illustrate these techniques through three example applications: 1) entanglement generation between two asymetric quantum network nodes (i.e., repeaters or quantum servers with inequal memories), 2) remote state preparation between many end user devices and a single quantum node, and 3) remote state preparation between one end user device and many internetworked quantum nodes. By utilizing many noisy internetworked quantum devices instead of fewer low-noise devices, our multiplexing strategies enable new paths towards achieving high-speed many-qubit quantum network applications.
• Abstract（参考訳）: 短期量子ネットワークは、低い量子通信速度のためにボトルネックに直面している。 これにより、動作速度の低下とノイズの多いメモリにおけるキュービットストレージ時間の増大によってパフォーマンスが低下し、いくつかの量子インターネットアプリケーションが実現不可能になる。 このボトルネックを回避する1つの方法は多重化であり、複数の信号を1つの信号に組み合わせて全体のレートを改善することである。 標準多重化技術は、量子チャネル間のコヒーレンスを使用せず、プロトコルの実行中に異なるデコヒーレンス率を考慮しないという点で古典的である。 本稿では、まず、マルチキュービットプロトコルの多重化に対する半古典的制限を導出し、その後、量子多重化とマルチサーバ多重化という新しい手法を導入する。 これらは古典的でない多重化の利点を可能にする。 以下に3つの例を挙げる。 1)2つの非対称量子ネットワークノード間の絡み合い発生(リピータまたは不等記憶の量子サーバ) 2 多くのエンドユーザーデバイスと1つの量子ノードとの間の遠隔状態の準備及び 3)一端のユーザデバイスと多くのインターネット処理された量子ノードとの間のリモート状態の準備。 低ノイズのデバイスを少なくする代わりに、多くのノイズの多いインターネット処理された量子デバイスを利用することで、マルチプレクシング戦略は、高速なマルチキュービット量子ネットワークアプリケーションを実現するための新しいパスを可能にします。

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