論文の概要: Cat-Code-Protected Controlled Quantum Communication via Non-Local CNOT Gates over Star Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07376v1
• Date: Mon, 07 Sep 2026 11:52:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-12 00:34:18.74231
• Title: Cat-Code-Protected Controlled Quantum Communication via Non-Local CNOT Gates over Star Quantum Networks
• Title（参考訳）: スター量子ネットワーク上の非局所CNOTゲートによるキャットコード検出制御量子通信
• Abstract要約: 制御された量子通信は、1つ以上のコントローラの助けを借りて送信者と受信者の間のセキュアな状態転送を可能にする。 我々は, 密度行列シミュレーションにより, 非局所CNOT操作による猫コード保護プロトコルが50kmで高い忠実性を実現することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0174691794553947
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Controlled quantum communication enables secure state transfer between a sender and receiver with the assistance of one or more controllers. However, practical implementation over optical fibre networks is severely hindered by amplitude damping, which reduces fidelity exponentially with distance. We address this challenge by combining two powerful techniques: cat-state encoding for error correction and optimal non-local CNOT gates for distributed gate implementation. The protocol eliminates the need for the physical position qubit itself to travel through the optical fibre, reducing damping events. We show, through density-matrix simulations, that our cat-code-protected protocol with a non-local CNOT operation achieves higher fidelity at 50 km, significantly outperforming the standard protocol. We analyse the protocol's security against beam-splitter attacks and show that CHSH tests provide security against beam-splitter attacks on the distributed entanglement resource despite the cat code's error correction. Our results establish that cat-code-protected controlled quantum communication is feasible with current technology and structurally extensible to multiple controllers, providing a theoretical framework for studying error-corrected controlled quantum communication over long-distance star quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 制御された量子通信は、1つ以上のコントローラの助けを借りて送信者と受信者の間のセキュアな状態転送を可能にする。 しかし、光ファイバーネットワーク上での実践的な実装は振幅減衰によって著しく妨げられ、距離が指数関数的に減少する。 この課題は、エラー訂正のためのキャットステート符号化と、分散ゲート実装のための最適非局所CNOTゲートの2つの強力な手法を組み合わせることで解決される。 このプロトコルは、物理位置qubit自体が光ファイバーを通過する必要をなくし、減衰現象を減らす。 我々は, 密度行列シミュレーションにより, 非局所CNOT操作による猫コード保護プロトコルが50kmで高い忠実度を達成し, 標準プロトコルを著しく上回ることを示す。 我々は,プロトコルのビームスプリッター攻撃に対するセキュリティを分析し,CHSHテストは,猫コードの誤り訂正にもかかわらず,分散エンタングルメントリソースに対するビームスプリッター攻撃に対するセキュリティを提供することを示した。 本研究は, 猫符号で保護された制御量子通信が, 現在の技術で実現可能であり, 複数の制御器に構造的に拡張可能であることを証明し, 長距離量子ネットワーク上での誤り訂正制御量子通信の理論的枠組みを提供する。

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