論文の概要: Loss-Tolerant Quantum Communication via Bosonic-GKP-Parity-Encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.09002v1
• Date: Fri, 10 Apr 2026 06:14:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-13 17:57:53.715278
• Title: Loss-Tolerant Quantum Communication via Bosonic-GKP-Parity-Encoding
• Title（参考訳）: Bosonic-GKP-Parity-Encodingによるロス耐性量子通信
• Authors: S. Nibedita Swain, Timothy C. Ralph,
• Abstract要約: 量子リピータは、長距離量子通信を実現するための有望なプラットフォームを構成する。 我々は、損失補正に基づく量子リピータの自然な候補として、ボソニックなゴッテマン・キタエフ・プリスキル(GKP)符号に着目した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34376560669160394
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum repeaters constitute a promising platform for enabling long distance quantum communication and may ultimately serve as the backbone of a secure quantum internet, a scalable quantum network, or a distributed quantum computer. An efficient approach to encoding qubits within an error-correcting code is provided by bosonic codes, in which even a single oscillator mode can function as a sufficiently large physical system. In this work, initially we focus on the bosonic Gottesman Kitaev Preskill (GKP) code as a natural candidate for loss correction based quantum repeaters, which can be implemented at room temperature. We demonstrate that transmission loss can be suppressed across three related protocols at the expense of the introduction of logical errors. The third protocol, where a relay-like teleamplifier is applied is optimal. This approach enables medium-distance quantum communication without requiring higher level encoding. We compute the resulting secure key rates while leveraging analog syndrome information. Furthermore, we propose a concatenated Bell state measurement (CBSM) scheme with a modified parity encoding based on GKP qubits, CV measurement and a clipping method that corrects transmission loss without introducing logical errors. This significantly enhances the possible transmission distance. We find that GKP based repeaters can achieve performance comparable to approaches relying on photonic qubits, while requiring orders of magnitude fewer qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子リピータは、長距離量子通信を可能にするための有望なプラットフォームを構成し、最終的にはセキュアな量子インターネット、スケーラブルな量子ネットワーク、分散量子コンピュータのバックボーンとして機能する。 誤り訂正符号内に量子ビットを符号化する効率的なアプローチはボソニック符号によって提供され、単一の発振器モードでさえ十分に大きな物理系として機能する。 本研究では、まず、損失補正に基づく量子リピータの自然な候補として、ボソニックなゴッテスマン・キタエフ・プリスキル(GKP)符号に着目し、室温で実装する。 本稿では,3つのプロトコル間の伝送損失を論理的誤りを伴って抑制できることを実証する。 第3のプロトコルでは、リレーライクなテレアンプが適用される。 このアプローチは、高レベル符号化を必要としない中距離量子通信を可能にする。 アナログシンドローム情報を活用しながら、結果として生じるセキュアな鍵レートを計算する。 さらに,GKP qubits に基づくパリティ符号化を用いた並列ベル状態測定(CBSM)方式,CV 測定,および論理的誤りを伴わずに伝送損失を補正するクリッピング方式を提案する。 これにより送信距離が大幅に向上する。 GKPベースのリピータは、光量子ビットに依存するアプローチに匹敵する性能を達成できるが、桁違いに少ない量子ビットを要求される。

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