論文の概要: Practical Entanglement Distillation Protocols with Quadratic Error Suppression

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.26757v1
• Date: Tue, 26 May 2026 09:29:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-27 17:51:41.790321
• Title: Practical Entanglement Distillation Protocols with Quadratic Error Suppression
• Title（参考訳）: 二次的エラー抑制を伴う実用的エンタングルメント蒸留プロトコル
• Authors: Elisa Bäumer Marty,
• Abstract要約: 短期および初期のフォールトトレラント量子コンピューティングアーキテクチャは、非常に一様でないエラー率を示す。 特に、チップ内のローカル操作は、異なるチップや希釈冷凍機を接続する操作よりもかなり信頼性が高い。 我々は,空間と時間の両方のオーバーヘッドを最小限に抑えるため,小型のエンタングルメント蒸留プロトコルを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Near-term and early fault-tolerant quantum computing architectures are expected to exhibit highly non-uniform error rates. In particular, local operations within a chip can be substantially more reliable than operations connecting different chips or dilution refrigerators. Such inter-module operations can therefore become a dominant bottleneck, even when quantum error correction is applied. Entanglement distillation provides a natural way to trade additional operations and qubits for higher-fidelity entanglement. Standard distillation protocols, however, are usually formulated in an LOCC resource model, in which several noisy Bell pairs are generated initially and all subsequent processing consists only of local operations and classical communication. Here, we consider a generalized model tailored to modular quantum computing hardware, in which the two modules have access to high-fidelity local operations and to repeated uses of the same noisy inter-module entangling operation during the protocol. We develop practical small-scale entanglement distillation protocols designed to minimize both space and time overhead. Remarkably, our main protocol requires only two qubits per module, yet achieves quadratic error suppression of inter-module errors, assuming local operations are much cleaner. Compared with existing small-scale protocols, our space-optimal protocol provides more space- and time-efficient quadratic error suppression and achieves the best performance in our simulations and experiments on noisy links of current superconducting quantum processors. These results suggest that inter-module-gate-assisted entanglement distillation can be a practical primitive for overcoming noisy links in modular quantum computing architectures.
• Abstract（参考訳）: 短期および早期のフォールトトレラント量子コンピューティングアーキテクチャは、非常に一様でないエラー率を示すことが期待されている。 特に、チップ内のローカル操作は、異なるチップや希釈冷凍機を接続する操作よりもかなり信頼性が高い。 このようなモジュール間演算は、量子エラー補正が適用されたとしても、支配的なボトルネックとなる。 エンタングルメント蒸留は、高忠実度エンタングルメントのために追加の操作とキュービットを交換する自然な方法を提供する。 しかし、標準的な蒸留プロトコルは通常、LOCCリソースモデルで定式化され、いくつかのノイズの多いベルペアが最初に生成され、その後の処理はすべてローカル操作と古典的な通信で構成されている。 本稿では,モジュール型量子コンピューティングハードウェアに適した一般化モデルについて考察する。このモデルでは,2つのモジュールが高忠実なローカル操作にアクセスでき,また,プロトコル中に同じノイズの多いモジュール間エンタングリング操作を繰り返し使用することができる。 空間と時間の両方のオーバーヘッドを最小限に抑えるために, 実用化された小規模蒸留法を開発した。 注目すべきは、我々のメインプロトコルはモジュール毎の2キュービットしか必要とせず、ローカル操作がよりクリーンであると仮定して、モジュール間エラーの二次的エラー抑制を実現しています。 既存の小型のプロトコルと比較して、宇宙最適プロトコルはより空間的かつ時間的に効率の良い二次的エラー抑制を提供し、現在の超伝導量子プロセッサのノイズリンクに関するシミュレーションや実験において最高の性能を達成する。 これらの結果から,モジュールゲート支援型エンタングルメント蒸留はモジュラー量子コンピューティングアーキテクチャにおけるノイズの多いリンクを克服するための実用的プリミティブであることが示唆された。

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