論文の概要: Transduction-Enabled Superconducting Quantum Repeater: Toward Deterministic Entanglement Distribution with High-Fidelity Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19784v1
- Date: Thu, 17 Sep 2026 06:52:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.128104
- Title: Transduction-Enabled Superconducting Quantum Repeater: Toward Deterministic Entanglement Distribution with High-Fidelity Gates
- Title（参考訳）: トランスダクション可能な超伝導量子リピータ:高忠実度ゲートを用いた決定論的絡み合い分布を目指して
- Abstract要約: 遠距離エンタングルメント分布は、光ファイバの光子損失とノクローニング定理によって妨げられる。
本稿では,光ファイバーにおける光量子ビットの伝送速度と高忠実度量子処理能力を組み合わせた量子リピータの構築手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.721058644539912
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Long-distance entanglement distribution is hindered by photon loss in optical fibers and the nocloning theorem. Optical quantum repeater (QR) protocols rely on Bell state measurements (BSMs), they are intrinsically limited to probabilistic photon operations and fail 50% of the time. We propose a hybrid approach to building quantum repeaters that combines the high transmission speed of photonic qubits in optical fiber with the high-fidelity quantum processing capabilities enabled by superconducting circuits. The transduction-enabled superconducting QR (TESQR) architecture eliminates the need for probabilistic BSMs and allows deterministic processing operations. The TESQR framework always yields a final state at the remote nodes rather than aborting on photon loss, manifesting deterministic entanglement distribution within certain parameter regimes. We evaluate the performance by assessing output-state fidelities and success probabilities of entanglement distribution using realistic noise models. Additionally, we integrate an entanglement purification scheme and evaluate the performance through numerical simulations in QuTiP environment. Our results show that, for entanglement swapping, the proposed scheme improves the entanglement distribution rate by an average of 63% and by up to 159% compared with photonic-only architectures. Moreover, after purification, the end-to-end fidelities exceed 0.8 over distances up to 20 km.
- Abstract（参考訳）: 遠距離エンタングルメント分布は、光ファイバの光子損失とノクローニング定理によって妨げられる。
光量子リピータ (QR) プロトコルはベル状態測定 (BSM) に依存し、本質的に確率的光子演算に制限され、50%の時間でフェールする。
本稿では,光ファイバーにおける光量子ビットの高伝送速度と超伝導回路で実現可能な高忠実度量子処理機能を組み合わせた量子リピータ構築のためのハイブリッド手法を提案する。
トランスダクション対応超伝導QR(TESQR)アーキテクチャは、確率的BSMの必要性を排除し、決定論的処理操作を可能にする。
TESQRフレームワークは、特定のパラメータ状態内で決定論的絡み合い分布を示す光子損失を中止するのではなく、常にリモートノードで最終状態を生成する。
実騒音モデルを用いて,出力状態の忠実度と絡み合い分布の成功確率を評価することで性能を評価する。
また,QuTiP環境下での数値シミュレーションにより,絡み合った浄化手法を統合し,性能評価を行う。
提案手法は, エンタングルメントスワッピングにおいて, コンタングルメント分布率を平均63%, 最大159%改善することを示した。
さらに、浄化後、エンドツーエンドの忠実度は最大20kmの距離で0.8を超える。
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