論文の概要: Breaking the Storage-Bandwidth Tradeoff in Distributed Storage with Quantum Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10676v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 18:41:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.268408
• Title: Breaking the Storage-Bandwidth Tradeoff in Distributed Storage with Quantum Entanglement
• Title（参考訳）: 量子エンタングルメントによる分散ストレージにおけるストレージバンド幅トレードオフの破壊
• Authors: Lei Hu, Mohamed Nomeir, Alptug Aytekin, Sennur Ulukus,
• Abstract要約: 本研究では,分散ストレージシステムにおける量子リソースの利用について検討する。 この設定では、ストレージと修理帯域間の根本的なトレードオフを完全に特徴づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 46.17112353277822
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work investigates the use of quantum resources in distributed storage systems. Consider an $(n,k,d)$ distributed storage system in which a file is stored across $n$ nodes such that any $k$ nodes suffice to reconstruct the file. When a node fails, any $d$ helper nodes transmit information to a newcomer to rebuild the system. In contrast to the classical repair, where helper nodes transmit classical bits, we allow them to send classical information over quantum channels to the newcomer. The newcomer then generates its storage by performing appropriate measurements on the received quantum states. In this setting, we fully characterize the fundamental tradeoff between storage and repair bandwidth (total communication cost). Compared to classical systems, the optimal storage--bandwidth tradeoff can be significantly improved with the enhancement of quantum entanglement shared only among the surviving nodes, particularly at the minimum-storage regenerating point. Remarkably, we show that when $d \geq 2k-2$, there exists an operating point at which \textit{both storage and repair bandwidth are simultaneously minimized}. This phenomenon breaks the tradeoff in the classical setting and reveals a fundamentally new regime enabled by quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,分散ストレージシステムにおける量子リソースの利用について検討する。 $(n,k,d)$分散ストレージシステムを考えると、$k$ノードがファイルを再構築するのに十分であるように、$n$ノードにファイルが格納される。 ノードがフェールすると、$d$ヘルパーノードが新参者に情報を送信してシステムを再構築する。 ヘルパーノードが古典的なビットを伝送する古典的な修復とは対照的に、量子チャネル上の古典的な情報を新参者に送信することができる。 新参者は、受信した量子状態の適切な測定を行うことで、ストレージを生成する。 この設定では、ストレージと修理帯域(トータル通信コスト)の基本的なトレードオフを完全に特徴づける。 古典システムと比較して、最適なストレージバンド幅のトレードオフは、生き残ったノード、特に最小記憶再生点においてのみ共有される量子エンタングルメントの強化によって著しく改善される。 注目すべきは、$d \geq 2k-2$ の場合に \textit{both ストレージと修復帯域幅を同時に最小化する操作ポイントが存在することである。 この現象は古典的な環境でのトレードオフを破り、量子通信によって実現された根本的に新しい状態を明らかにする。

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