論文の概要: Fault-Tolerant One-Shot Entanglement Generation with Constant-Sized Quantum Devices in the Plane

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.05870v1
• Date: Tue, 07 Apr 2026 13:28:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-08 17:42:09.856734
• Title: Fault-Tolerant One-Shot Entanglement Generation with Constant-Sized Quantum Devices in the Plane
• Title（参考訳）: 定サイズ量子デバイスを平面とした耐故障性ワンショットエンタングルメント生成
• Authors: Dylan Harley, Robert Koenig,
• Abstract要約: 局所パウリ雑音を受ける単一キュービットと最隣接の2キュービット演算を持つ2次元の量子ビットの矩形格子を考える。 このセットアップでは、遠方量子ビット間の絡み合いを頑健に生成するプロトコルを提供する。
• 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: Consider a rectangular grid of qubits in 2D with single-qubit and nearest-neighbor two-qubit operations subject to local stochastic Pauli noise. At different length scales, this setup describes both a single quantum computing device with geometrically limited connectivity between qubits arranged on a disc, and planar networks composed of quantum repeater stations of constant size. We give a protocol which robustly generates entanglement between distant qubits in this setup. For noise below a constant threshold error strength, it generates a constant-fidelity Bell pair between qubits separated by an arbitrarily large distance $R$. To generate distance-$R$ entanglement, a rectangular grid of qubits of dimensions $Θ(R)\times Θ(\mathsf{poly}(\log R))$ suffices. Our protocol applies quantum operations in one shot, establishing a Bell state in a constant time up to a known Pauli correction. In contrast, existing entanglement generation protocols either require local quantum devices controlling a number of qubits growing with the targeted distance, or are not single-shot, i.e., have a distance-dependent execution time. The protocol leverages many-body entanglement in networks and provides the first example of a short-range entangled state in 2D with long-range localizable entanglement robust to local stochastic Pauli noise. As an immediate corollary, we construct a 2D-local stabilizer Hamiltonian whose Gibbs states possess long-range localizable entanglement at constant positive temperature.
• Abstract（参考訳）: 局所確率的パウリ雑音を受ける単一キュービットおよび最近傍の2キュービット演算を持つ2次元の量子ビットの矩形格子を考える。 このセットアップでは、ディスク上に配置された量子ビット間の幾何学的に制限された接続性を持つ単一の量子コンピューティングデバイスと、一定サイズの量子リピータステーションで構成される平面ネットワークの両方を記述する。 このセットアップでは、遠方量子ビット間の絡み合いを頑健に生成するプロトコルを提供する。 定しきい値誤差強度以下のノイズに対しては、任意に大きな距離$R$で区切られたキュービット間のベル対を生成する。 距離-$R$エンタングルメントを生成するために、次元の qubits の長方形格子は、suffices を$ (R) = suffices とする。 我々のプロトコルは1ショットで量子演算を適用し、既知のパウリ補正まで一定時間にベル状態を確立する。 対照的に、既存のエンタングルメント生成プロトコルは、ターゲット距離で成長する多数の量子ビットを制御するローカル量子デバイスを必要とするか、あるいは単一ショットではない、すなわち距離依存実行時間を必要とする。 このプロトコルは、ネットワークにおける多体の絡み合いを活用し、局所確率的なパウリ雑音に対して頑健な長距離ローカライズ可能な絡み合いを持つ2Dにおける短距離絡み合い状態の最初の例を提供する。 直近の系として、ギブス状態が一定の正の温度で長距離局所化可能な絡み合いを持つ2次元局所安定化器ハミルトン(英語版)を構築する。

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