論文の概要: Finite-energy GKP-QPC architectures for photonic quantum memories and repeaters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.15620v1
- Date: Sun, 16 Aug 2026 08:38:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.365673
- Title: Finite-energy GKP-QPC architectures for photonic quantum memories and repeaters
- Title（参考訳）: フォトニック量子メモリとリピータのための有限エネルギーGKP-QPCアーキテクチャ
- Abstract要約: 我々は、各物理レールが純粋なファイバーセグメントを通して伝送される有限圧縮ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)量子ビットである4.3dアーキテクチャについて検討する。
我々は、伝播損失ゼロで5.06,mathrmdB$の有限定常しきい値を求める。
これらの結果は,有限列GKP--QPC量子メモリとリピータの定量的設計規則を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Photonic quantum networks require error-correction architectures that remain useful with finite-energy bosonic states, pure-loss fiber transmission, and explicit resource accounting. In this light, we study a concatenated architecture in which each physical rail is a finitely squeezed Gottesman--Kitaev--Preskill (GKP) qubit transmitted through a pure-loss fiber segment, corrected by teleportation-based GKP error correction with finitely squeezed ancillae, and decoded by an outer quantum parity code (QPC). The GKP layer converts continuous homodyne syndromes into effective rail-level Pauli marginals, while the QPC layer suppresses the residual qubit-level errors. For the concatenated code family considered here, we find a finite-squeezing threshold of $5.06\,\mathrm{dB}$ at zero propagation loss. In the memory setting, the QPC layer lowers the squeezing at which repeated error correction becomes beneficial from $6.7\,\mathrm{dB}$ for bare GKP correction to $5.2\,\mathrm{dB}$ for QPC$(3,3)$ and $4.3\,\mathrm{dB}$ for QPC$(5,5)$, and improves the average-fidelity ratio by up to $75$--$90\%$ in the relevant intermediate-noise regime. In the repeater setting, avoiding pre-amplification gives larger secret-key fractions at moderate squeezing, but also produces an optimal squeezing because highly squeezed GKP peaks become sensitive to loss-induced inward displacement. Resource-normalized rates show that QPC concatenation can exceed the repeaterless PLOB benchmark by orders of magnitude and extend the communication reach, at short repeater spacing, to distances of order $10^4$km with $14$dB squeezing. However, QPC concatenation becomes detrimental when each elementary hop is too lossy. These results provide quantitative design rules for finite-squeezing GKP--QPC quantum memories and repeaters.
- Abstract（参考訳）: フォトニック量子ネットワークは、有限エネルギーボゾン状態、純損失ファイバ伝送、明示的な資源会計において有用であるエラー補正アーキテクチャを必要とする。
本稿では,各物理レールが有限圧縮されたゴッテマン-キタエフ-プレスキル(GKP)量子ビットであり,有限圧縮されたアンシラによるテレポーテーションベースGKP誤差補正により補正され,外量子パリティ符号(QPC)によって復号される連結アーキテクチャについて検討する。
GKP層は連続ホモダイン症候群を有効レールレベルのパウリ限界に変換し、QPC層は残留量子ビットレベルの誤差を抑制する。
ここで考慮された整合符号族に対しては、0の伝播損失で5.06\,\mathrm{dB}$の有限列しきい値を求める。
メモリ設定において、QPC層は、繰り返しエラー補正が有益となるスクイーズを、6.7\,\mathrm{dB}$から5.2\,\mathrm{dB}$に、QPC$(3,3)$と4.3\,\mathrm{dB}$に、QPC$(5,5)$に減らし、関連する中間雑音系では平均フィデリティ比を75ドル-90ドルまで改善する。
リピータ設定では、プリアンプリフィケーションを避けることで、適度なスキューズで大きなシークレットキー分率が得られるが、高い圧縮GKPピークが損失誘起内向き変位に敏感になるため、最適スキューズを生成する。
資源正規化レートは、QPC結合がリピータレスPLOBベンチマークを桁違いに超え、通信範囲を短いリピータ間隔で10^4$km、14$dBのスクイーズ距離まで拡張できることを示している。
しかし、各小ホップが損なわれすぎるとQPC結合は有害となる。
これらの結果は,有限列GKP--QPC量子メモリとリピータの定量的設計規則を提供する。
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