論文の概要: Distribution of Bell State Entanglement in Qubit Networks via Collision Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01773v1
• Date: Thu, 02 Apr 2026 08:40:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-03 14:21:10.621087
• Title: Distribution of Bell State Entanglement in Qubit Networks via Collision Models
• Title（参考訳）: 衝突モデルによるクビットネットワークにおけるベル状態の絡み合いの分布
• Authors: Mert Doğan, Öner Faruk Ödemiş, Elif Yunt, Özgür E. Müstecaplıoğlu,
• Abstract要約: 本研究では、量子ビットの量子ネットワークにおいて、可変ハミルトニアンを介してネットワークノードと相互作用する環境アンシラ量子ビットを利用して、ペアの絡み合いを制御可能とする一般的なスキームを提案する。 本研究は,量子通信,気象学,モジュール型量子コンピューティングに応用可能な,エンタングルメント分布への体系的かつ物理的に実装可能な経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a general scheme to controllably distribute pairwise entanglement in a quantum network of qubits by exploiting environmental ancilla qubits interacting with the network nodes through tunable Hamiltonians. Our approach leverages collision models, in which a quantum syatem interacts sequentially with ancilla units. We explore two distinct scenarios within this framework: one in which the ancilla is reset to its initial coherent state after each interaction (the traditional collision model), and another where the ancilla is not reset but its state is simply carried over to the next interaction, which we dub the repeated interaction model. In both scenarios, we ensure that the system-ancilla correlations are discarded between steps. We also demonstrate how varying the ancilla-system interaction patterns enables selective generation of entanglement between different qubit pairs, including non-neighbouring nodes that do not directly interact. The scheme is analyzed in networks up to three qubits under both collision and repeated interaction dynamics, revealing the genaration of maximally entangled bell pairs even in configurations where the interacting ancilla couples to only a single node. Our results provide a systematic and physically implementable route to entanglement distribution, offering potential applications in quantum communication, metrology and modular quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、量子ビットの量子ネットワークにおいて、可変ハミルトニアンを介してネットワークノードと相互作用する環境アンシラ量子ビットを利用して、ペアの絡み合いを制御可能とする一般的なスキームを提案する。 我々のアプローチは衝突モデルを利用しており、量子シアテムはアンシラユニットと逐次的に相互作用する。 各相互作用(従来の衝突モデル)の後、アンシラが初期コヒーレントな状態にリセットされるシナリオと、アンシラがリセットされるのではなく、その状態が次の相互作用にのみ受け継がれるシナリオである。 どちらのシナリオでも、システムとアンシラの相関関係がステップ間で破棄されることが保証されます。 また,アシラ-システム相互作用パターンの変化が,直接相互作用しない非隣り合うノードを含む,異なるキュービット対間の絡み合いの選択的生成を可能にすることを示す。 このスキームは、衝突と繰り返し相互作用のダイナミクスの両方の下で最大3キュービットのネットワークで解析され、相互作用するアンシラが1つのノードにのみ結合する構成であっても、最大に絡み合ったベルペアの創発を明らかにする。 本研究は,量子通信,気象学,モジュール型量子コンピューティングに応用可能な,エンタングルメント分布への体系的かつ物理的に実装可能な経路を提供する。

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