論文の概要: Requirements for Teleportation in an Intercity Quantum Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04869v1
• Date: Wed, 04 Feb 2026 18:56:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-05 19:45:11.696908
• Title: Requirements for Teleportation in an Intercity Quantum Network
• Title（参考訳）: 都市間量子ネットワークにおけるテレポーテーションの必要性
• Authors: Soubhadra Maiti, Guus Avis, Sounak Kar, Stephanie Wehner,
• Abstract要約: 都市間ネットワークトポロジにおける量子テレポーテーションのハードウェア要件について検討する。 具体的には、エンドツーエンドの望まれるテレポーテーション忠実度を2/3ドルで達成するためには、最先端以上の最小限の改善が必要であることを確認します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0839968894426384
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the hardware requirements for quantum teleportation in an intercity-scale network topology consisting of two metropolitan-scale networks connected via a long-distance backbone link. Specifically, we identify the minimal improvements required beyond the state-of-the-art to achieve an end-to-end expected teleportation fidelity of $2/3$, which represents the classical limit. To this end, we formulate the hardware requirements computation as optimisation problems, where the hardware parameters representing the underlying device capabilities serve as decision variables. Assuming a simplified noise model, we derive closed-form analytical expressions for the teleportation fidelity and rate when the network is realised using heterogeneous quantum hardware, including a quantum repeater chain with a memory cut-off. Our derivations are based on events defined by the order statistics of link generation durations in both the metropolitan networks and the backbone, and the resulting expressions are validated through simulations on the NetSquid platform. The analytical expressions facilitate efficient exploration of the optimisation parameter space without resorting to computationally intensive simulations. We then apply this framework to a representative realisation in which the metropolitan nodes are based on trapped-ion processors and the backbone is composed of ensemble-based quantum memories. Our results suggest that teleportation across metropolitan distances is already achievable with state-of-the-art hardware when the data qubit is prepared after end-to-end entanglement has already been established, whereas extending teleportation to intercity scales requires additional, though plausibly achievable, improvements in hardware performance.
• Abstract（参考訳）: 長距離バックボーンリンクを介して接続された2つの大都市圏ネットワークからなる都市間ネットワークトポロジにおける量子テレポーテーションのハードウェア要件について検討する。 具体的には、古典的限界である2/3ドルというエンドツーエンドのテレポーテーションの忠実度を達成するために、最先端以上の最小限の改善が必要であることを特定する。 この目的のために、ハードウェア要求計算を最適化問題として定式化し、基礎となるデバイス能力を表すハードウェアパラメータが決定変数として機能する。 単純化されたノイズモデルと仮定すると、メモリカットオフの量子リピータチェーンを含む異種量子ハードウェアを用いてネットワークが実現されたときのテレポーテーションの忠実度とレートに関するクローズドフォーム解析式を導出する。 我々の導出は、大都市圏ネットワークとバックボーンのリンク生成期間の順序統計によって定義される事象に基づいており、その結果の表現はNetSquidプラットフォーム上でのシミュレーションによって検証される。 解析式は、計算集約的なシミュレーションに頼ることなく、最適化パラメータ空間の効率的な探索を容易にする。 次に, この枠組みを, 大都市ノードがトラップイオンプロセッサをベースとし, バックボーンがアンサンブルベースの量子メモリで構成された代表的実現法に適用する。 以上の結果から,大都市間におけるテレポーテーションは,エンド・ツー・エンドの絡み合いが既に確立されている時点で,最先端のハードウェアですでに実現可能であり,一方,都市間スケールへのテレポーテーションの拡張には,ハードウェア性能の向上が期待できる。

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