論文の概要: Scalable entanglement distribution using encoded hybrid repeater chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19783v1
• Date: Thu, 17 Sep 2026 06:51:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.127645
• Title: Scalable entanglement distribution using encoded hybrid repeater chains
• Title（参考訳）: エンコード型ハイブリッドリピータチェーンを用いたスケーラブルエンタングルメント分布
• Abstract要約: 長距離エンタングルメント分布は量子メモリにおける量子ビットデコヒーレンスを補うために誤り訂正プロトコルを必要とする。 エラー訂正機能を備えたリピータチェーンは、複数の物理プラットフォームを利用するべきだ、と我々は主張する。 このようなアーキテクチャの重要な構成要素は、高速な絡み合い発生率を特徴とするタイプ1メモリを組み合わせたハイブリッドリピータである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.769878933938979
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long-distance entanglement distribution requires error correction protocols to compensate for qubit decoherence in quantum memories and noise introduced during entanglement swapping. We argue that repeater chains with error-correction capabilities should exploit more than one physical platform, combining the complementary strengths of different quantum memory technologies into a single hybrid repeater architecture. An important constituent of such an architecture is a hybrid repeater which combines type-1 memories, characterized by fast entanglement generation rates and suitability for multiplexing, and type-2 memories that offer long coherence times and low two-qubit gate error rates. Taking the resource-intensive nature of hybrid nodes into account, we propose and analyze repeater chains in which only a subset of nodes need to be hybrid, while the remaining nodes are simpler first-generation repeaters with no error-correction capability. Through detailed Monte Carlo simulations of fault-tolerant encoded repeater chain protocols based on the three-qubit phase-flip repetition code, the $[[7,1,3]]$ Steane code, and the $[[9,1,3]]$ Shor code, we demonstrate that these hybrid architectures outperform pure architectures based on a single memory platform in terms of end-to-end entanglement distribution rate. In our study we develop a full circuit-level noise model of our architectures and examine the impact of an imperfect interface between the two platforms on our hybrid architecture. We also develop a modified version of the swap-as-soon-as-possible policy with multiplexing, more suited to our architecture where some nodes perform error-correction while others do not. This modified policy significantly reduces the information storage time in memory qubits relative to the previously considered swap policies in encoded repeater chains.
• Abstract（参考訳）: 長距離エンタングルメント分布は、量子メモリにおける量子ビットデコヒーレンスと、エンタングルメントスワップ時に導入されたノイズを補償する誤り訂正プロトコルを必要とする。 誤り訂正機能を備えたリピータチェーンは、異なる量子メモリ技術の相補的強みを1つのハイブリッドリピータアーキテクチャに組み合わせ、複数の物理プラットフォームを利用するべきである、と我々は主張する。 このようなアーキテクチャの重要な構成要素は、高速な絡み合い発生率と多重化に適したタイプ1メモリと、長いコヒーレンス時間と2ビットゲートエラー率の低いタイプ2メモリを組み合わせたハイブリッドリピータである。 本稿では,ハイブリッドノードの資源集約的な性質を考慮に入れ,ノードのサブセットのみをハイブリッド化する必要のあるリピータチェーンを提案し,残りのノードは誤り訂正機能のない簡易な第1世代リピータである。 フォールトトレラントなエンコードされたリピータチェーンプロトコルを3キュービットの位相-フリップ繰り返し符号, $[[7,1,3]$ Steane 符号, $[9,1,3]$ Shor 符号に基づいて詳細なモンテカルロシミュレーションにより、これらのハイブリッドアーキテクチャは、エンドツーエンドのエンタングルメント分布率の観点から、単一メモリプラットフォームに基づく純粋なアーキテクチャよりも優れていることを示した。 本研究では,アーキテクチャの完全な回路レベルのノイズモデルを構築し,ハイブリッドアーキテクチャにおける両プラットフォーム間の不完全なインターフェースの影響について検討する。 スワップ・アズ・スーン・アズ・ア・パシブル・ポリシーの修正版も開発しています。 この修正されたポリシーは、以前検討されたリピータチェーンのスワップポリシーと比較して、メモリキュービットにおける情報記憶時間を著しく短縮する。

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