論文の概要: Unified Framework for Bidirectional and Cyclic Teleportation under Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23820v1
- Date: Sun, 26 Jul 2026 19:58:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.243893
- Title: Unified Framework for Bidirectional and Cyclic Teleportation under Noise
- Title（参考訳）: 騒音下における双方向・周期的遠隔搬送のための統一的枠組み
- Abstract要約: 量子テレポーテーションは、シングルキュービット、一方向通信からマルチキュービット、多方向プロトコルへと進化してきた。
単一の12ビットの絡み合ったチャネルは、任意の3ビット状態の双方向のテレポーテーションを可能にすることで、このような汎用性を示す。
提案手法は本質的な効率を25%で達成し,既存のプロトコルと比較した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum teleportation has evolved from single-qubit, unidirectional communication to multi-qubit and multidirectional protocols. However, most existing schemes rely on protocol-specific entangled resources, motivating the development of universal quantum channels capable of supporting multiple communication tasks simultaneously. In this work, we demonstrate that a single twelve-qubit entangled channel exhibits such versatility by enabling the bidirectional teleportation of arbitrary three-qubit states and the cyclic teleportation of arbitrary two-qubit states through local Bell-state measurements and single-qubit operations. Both protocols are further generalized to multi-qubit and multi-party configurations, establishing the scalability of the proposed framework. To assess its practical applicability, the protocols are analyzed under amplitude-damping, phase-damping, bit-flip, phase-flip, and depolarizing noise channels by plotting the teleportation fidelity as a function of both the input-state parameters and noise strength. The analysis reveals distinct noise sensitivities, with the bidirectional protocol remaining perfectly faithful under bit-flip noise for all input states and noise strengths, while the cyclic protocol is consistently more vulnerable to environmental disturbances. The proposed schemes achieve an intrinsic efficiency of $25\%$, which is compared with several existing protocols. The framework therefore provides a scalable and resource-efficient approach to unified quantum communication in realistic noisy quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションは、シングルキュービット、一方向通信からマルチキュービット、多方向プロトコルへと進化してきた。
しかし、既存のほとんどのスキームはプロトコル固有の絡み合ったリソースに依存しており、複数の通信タスクを同時にサポートできる普遍的な量子チャネルの開発を動機付けている。
本研究では,任意の3量子状態の双方向テレポーテーションと,局所的なベル状態測定と単一キュービット演算による任意の2量子状態の巡回テレポーテーションを可能にすることで,単一の12量子絡み合ったチャネルがこのような汎用性を示すことを示す。
どちらのプロトコルもマルチキュービットおよびマルチパーティ構成にさらに一般化され、提案したフレームワークのスケーラビリティが確立される。
実際の適用性を評価するため、入力状態パラメータと雑音強度の両方の関数としてテレポーテーション忠実度をプロットすることにより、振幅減衰、位相減衰、ビットフリップ、位相フリップ、非偏極ノイズチャネルを解析する。
この分析では、双方向プロトコルは全ての入力状態と雑音強度に対して完全なビットフリップノイズの下で完全に忠実であり、サイクリックプロトコルは環境障害に対して一貫して脆弱である。
提案手法は,既存のプロトコルと比較し,本質的な効率を25 %$とする。
したがって、このフレームワークは、現実的な雑音量子ネットワークにおける統一量子通信に対するスケーラブルでリソース効率のよいアプローチを提供する。
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