論文の概要: Realistic Simulation of Quantum Repeater with Encoding and Classical Error Correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.06928v1
• Date: Thu, 07 May 2026 20:38:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-11 19:43:38.611716
• Title: Realistic Simulation of Quantum Repeater with Encoding and Classical Error Correction
• Title（参考訳）: 符号化と古典的誤り補正による量子リピータの実数値シミュレーション
• Authors: Sagar Patange, Caitao Zhan, Bikun Li, Joaquin Chung, Allen Zang, Liang Jiang, Rajkumar Kettimuthu,
• Abstract要約: 我々はSeQUeNCeの符号化と古典的誤り訂正プロトコルを用いて量子リピータを実装し,シミュレーションする。 このプロトコルは論理ベル対を分散し、エンコードエンタングルメントスワップを行い、エンタングルメントスワップ計測結果の復号に古典的誤り補正を用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.973617775445259
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum repeaters are essential for scalable long-distance quantum networking. As quantum information processing moves toward fault-tolerant and error-corrected operations, it becomes increasingly important to study quantum repeaters that also move beyond raw physical entanglement and towards logical entanglement. In this paper, we implement and simulate the quantum repeater with encoding and classical error correction (QRE-CEC) protocol in SeQUeNCe, a discrete-event simulator of quantum networks. The protocol distributes logical Bell pairs, performs encoded entanglement swapping, and uses classical error correction for the decoding of entanglement swapping measurement outcomes to determine Pauli-frame corrections. For this study, we extend SeQUeNCe with a stabilizer-based backend, add support for CSS code-based encoded operations, and integrate gate, measurement, idle decoherence, and state-initialization noise models. Our simulation results show that QRE-CEC suppresses all modeled errors to the second order. Also, QRE-CEC can distribute logical Bell pairs with 0.91 fidelity over a distance of 2000 km under the parameter regimes we study. Beyond protocol-level performance evaluation, our implementation exposes practical simulator and control-plane challenges that are typically abstracted away in theoretical studies.
• Abstract（参考訳）: 量子リピータはスケーラブルな長距離量子ネットワークに不可欠である。 量子情報処理がフォールトトレラントおよびエラー訂正操作へと進むにつれ、生の物理的絡み合いを超えて論理的絡み合いに向かう量子リピータを研究することがますます重要になる。 本稿では,量子ネットワークの離散時間シミュレータであるSeQUeNCeにおいて,符号化と古典的誤り訂正(QRE-CEC)プロトコルによる量子リピータの実装とシミュレーションを行う。 このプロトコルは論理ベル対を分散し、エンコードエンタングルメントスワップを行い、エンタングルメントスワップ計測結果の復号に古典的誤り補正を用いてパウリフレーム補正を決定する。 本研究では、SQUeNCeを安定化器ベースのバックエンドで拡張し、CSSコードベースのエンコード操作のサポートを追加し、ゲート、計測、アイドルデコヒーレンス、状態初期化ノイズモデルを統合する。 シミュレーションの結果,QRE-CECは全てのモデル誤差を2次に抑制することがわかった。 また、QRE-CECは、我々が研究しているパラメータ条件の下で、2000kmの距離に0.91の忠実度を持つ論理ベル対を分配することができる。 本実装では,プロトコルレベルの性能評価以外にも,理論的な研究で一般的に抽象化される現実的なシミュレータやコントロールプレーンの課題を明らかにしている。

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