論文の概要: Rethinking Quantum Networking with Advances in Fiber Technology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23718v1
- Date: Tue, 24 Mar 2026 21:07:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.025096
- Title: Rethinking Quantum Networking with Advances in Fiber Technology
- Title（参考訳）: ファイバー技術の進歩と量子ネットワークの再考
- Authors: Prateek Mantri, Michael S. Bullock, Aditya Tripathi, Robert Kwolek, Rajveer Nehra, Don Towsley,
- Abstract要約: 反共鳴中空コアファイバは、量子リピータネットワークにおいて従来のシリカ単一モードファイバよりも優れる。
HCFはチャネル使用当たりの秘密鍵レートを大幅に改善する。
HCFは、最適なリピータ間隔の拡大、レートコストのトレードオフの改善、リピータ要件の削減を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.990956996862898
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent comparisons of quantum repeater protocols have highlighted the strong near-term potential of multiplexed two-way architectures for long-distance quantum communication. At the same time, advances in hollow-core fiber (HCF) technology motivate a re-examination of the physical transmission medium as an architectural lever in quantum network design. In this work, we compare emerging anti-resonant HCFs against conventional silica single-mode fibers (SMFs) in multiplexed two-way quantum repeater networks. We evaluate their performance under both telecom and memory-native transmission, accounting for frequency-conversion overheads, coupling efficiencies, memory decoherence, and operational noise. We find that HCF significantly outperforms SMF across a wide range of regimes. With memory-native transmission, HCF yields up to an order of magnitude improvement in secret-key rate per channel use under realistic conversion efficiencies. Even at telecom wavelengths, HCF enables larger optimal repeater spacing, improving rate--cost tradeoffs and reducing repeater requirements. We further quantify the role of memory quality, hardware efficiency, detector and conversion losses, and two-qubit gate noise in shaping these gains. These results show that recent advances in HCF materially expand the design space of practical terrestrial quantum repeater networks.
- Abstract（参考訳）: 量子リピータプロトコルの最近の比較では、長距離量子通信のための多重化された双方向アーキテクチャの強い短期的ポテンシャルが強調されている。
同時に、ホロウコアファイバ(HCF)技術の進歩は、量子ネットワーク設計におけるアーキテクチャレバーとして物理伝送媒体の再検討を動機付けている。
本研究では, 従来のシリカ単一モードファイバ (SMF) と比較した。
周波数変換オーバーヘッド,結合効率,メモリデコヒーレンス,オペレーショナルノイズを考慮し,通信通信とメモリネイティブ通信の両方で性能を評価する。
HCFは広範囲のレギュラーでSMFを著しく上回ります。
メモリネイティブトランスミッションでは、HCFはリアルな変換効率の下でチャネル当たりのシークレットキーレートを最大で最大で改善する。
テレコム波長でも、HCFはより広い最適なリピータ間隔、レートコストのトレードオフの改善、リピータ要求の低減を可能にしている。
さらに、メモリ品質、ハードウェア効率、検出器と変換損失、およびこれらのゲインを形成するための2ビットゲートノイズの役割を定量化する。
これらの結果から,近年のHCFの進歩により,実用的な地上量子リピータネットワークの設計空間が大幅に拡大したことが示唆された。
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