論文の概要: Asymptotic Limits of Entanglement Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23443v1
• Date: Fri, 22 May 2026 09:56:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.298929
• Title: Asymptotic Limits of Entanglement Distribution
• Title（参考訳）: 絡み合い分布の漸近限界
• Authors: Piotr Masajada, Aby Philip, Alexander Streltsov,
• Abstract要約: 中間局と局所演算を用いた量子ネットワーク間の絡み合い分布の限界について検討する。 我々は厳密な二分法を確立する: 量子チャネルが補正可能な部分空間を持つ場合、任意の長距離での絡み合いの保存が可能となる。 物理資源要求の基本的な下限を導出し、補正可能な部分空間のないチャネルの場合、リンク毎の並列チャネルの数は、非ゼロ量の絡み合いを維持するために、少なくとも中間ステーションの数と対数的にスケールする必要があることを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.748379918040854
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Reliable distribution of quantum entanglement over long distances is a central challenge in quantum information science, fundamentally limited by decoherence in noisy communication channels. In this work, we investigate the asymptotic limits of entanglement distribution across quantum networks utilizing intermediate repeater stations and local operations and classical communication (LOCC). We establish a strict dichotomy: the asymptotic preservation of entanglement over arbitrarily long distances is possible if and only if the underlying quantum channel admits a correctable subspace. For channels lacking such a subspace, we prove that the transmitted state converges exponentially fast to the set of separable states, rendering standard LOCC filtering insufficient. To counteract this exponential degradation, we analyze networks employing parallel channel uses per link. We derive a fundamental lower bound on the physical resource requirements, proving that for channels without a correctable subspace, the number of parallel channels per link must scale at least logarithmically with the number of intermediate stations to sustain a non-zero amount of entanglement. This theoretical limit serves as a stringent benchmark for quantum repeater architectures and underscores the necessity of advanced quantum error-correcting codes, such as qLDPC codes, which show promise in saturating this optimal resource scaling.
• Abstract（参考訳）: 長距離での量子絡み合いの信頼性の高い分布は、ノイズの多い通信チャネルにおけるデコヒーレンスによって根本的に制限される量子情報科学における中心的な課題である。 本研究では,中間中継局とローカル操作と古典通信(LOCC)を用いた量子ネットワーク間の絡み合い分布の漸近的限界について検討する。 我々は厳密な二分法を確立する: 任意の長距離での絡み合いの漸近保存が可能であり、基礎となる量子チャネルが修正可能な部分空間を許す場合に限る。 このような部分空間を欠いたチャネルに対して、伝送状態は指数関数的に分離可能な状態の集合に収束し、標準LOCCフィルタリングが不十分であることを示す。 この指数的劣化に対処するために、リンク毎の並列チャネル利用を用いたネットワークを解析する。 物理資源要求の基本的な下限を導出し、補正可能な部分空間のないチャネルの場合、リンク毎の並列チャネルの数は、非ゼロ量の絡み合いを維持するために、少なくとも中間ステーションの数と対数的にスケールする必要があることを証明した。 この理論上の限界は、量子リピータアーキテクチャの厳密なベンチマークとして機能し、qLDPC符号のような先進的な量子エラー訂正符号の必要性を強調し、この最適なリソーススケーリングの飽和を約束する。

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