論文の概要: Entanglement Distillation and Swapping Scheduling in Quantum Repeaters with Noisy Memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24557v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 15:30:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.478969
• Title: Entanglement Distillation and Swapping Scheduling in Quantum Repeaters with Noisy Memories
• Title（参考訳）: ノイズのある記憶を持つ量子リピータにおける絡み合い蒸留とスワッピングスケジューリング
• Abstract要約: ノイズ量子リピータネットワークの基本構造ブロックのレベルでのエンタングルメント蒸留とエンタングルメント交換について検討した。 最大重み付きコヒーレント情報は, 蒸留を時間窓の端まで遅らせる戦略によって達成されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.351328503950662
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Entanglement distillation and entanglement swapping have been extensively studied assuming perfect quantum memories. However, near-term quantum networks will be fundamentally limited by quantum memories with a finite coherence time, resulting in complex choices for the timing and ordering of these operations. In this work, we study entanglement distillation and entanglement swapping at the level of the elementary building blocks of noisy quantum repeater networks, with the goal of elucidating the fundamental tradeoffs induced by memory decoherence. First, we focus on a minimal one-hop setting, where we analytically compare ``distill-as-soon-as-possible'' and ``distill-as-late-as-possible'' strategies against a baseline strategy that simply discards the older entangled state. We find that in the low memory coherence time regime, discarding the older entangled state achieves higher expected output fidelity, while in the high coherence time regime, delaying distillation until the end achieves the highest expected output fidelity and, over most of the deadline range, the highest weighted coherent information, at the expense of a lower success probability. We then extend our analysis to two-hop repeater chains using Monte Carlo simulation. In this setting, we find that the highest weighted coherent information is achieved by strategies that defer distillation to the end of the time window, with \textsf{Distill-ALAP-then-Swap-ALAP} and \textsf{Swap-ASAP-then-Distill-ALAP} leading at different operating points, while \textsf{Discard-Oldest-then-Swap} never reaches positive weighted coherent information in any regime tested. Together, these results clarify how decoherence reshapes the optimal operation timing in quantum networks and provide instructive insights into the link-level principles that govern larger-scale architectures.
• Abstract（参考訳）: エンタングルメント蒸留とエンタングルメント交換は、完全な量子記憶を仮定して広く研究されている。 しかし、短期量子ネットワークは基本的にコヒーレンス時間有限の量子メモリによって制限され、これらの演算のタイミングと順序の複雑な選択をもたらす。 本研究では,ノイズ量子リピータネットワークの基本構造ブロックのレベルでのエンタングルメント蒸留とエンタングルメント交換について検討し,メモリデコヒーレンスによって引き起こされる基本的なトレードオフを明らかにすることを目的とした。 まず、最小限のワンホップ設定に焦点を当て、'distill-as-soon-as-possible''と'distill-as-late-as-possible''を、単に古い絡み合った状態を破棄するベースライン戦略に対して分析的に比較する。 低メモリコヒーレンス時間体制では、古い絡み合った状態を捨てると高い出力忠実度が得られるのに対し、高コヒーレンス時間体制では、蒸留が最高出力忠実度に達するまで遅延し、期限範囲のほとんどでは、高い重み付きコヒーレンス情報を低い成功確率で消費する。 次にモンテカルロシミュレーションを用いて2ホップリピータ連鎖に解析を拡張した。 この設定では、最も高い重み付きコヒーレント情報は、時間窓の端まで蒸留を遅らせる戦略によって達成され、また、異なる操作点を導く \textsf{Distill-ALAP-then-Swap-ALAP} と \textsf{Swap-ASAP-then-Distill-ALAP} と、試験されたどの体制においても正の重み付きコヒーレント情報にも到達しない。 これらの結果は、量子ネットワークにおける最適動作タイミングをデコヒーレンスがいかに再認識するかを明らかにし、大規模アーキテクチャを管理するリンクレベルの原則に関するインストラクティブな洞察を提供する。

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