論文の概要: Distillation of N-Qubit Stabilizer States on a Star Network Topology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39916v1
- Date: Wed, 30 Sep 2026 15:06:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-01 18:57:27.958766
- Title: Distillation of N-Qubit Stabilizer States on a Star Network Topology
- Title（参考訳）: 星ネットワークトポロジーにおけるN-Qubit安定化剤状態の蒸留
- Abstract要約: 我々は、任意の$[[n,k,d]$安定化器コードを用いて、$N$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態の生コピーを、Pauliノイズの存在下で$k$論理コピーに変換するエンタングルメント蒸留プロトコルを導入する。
恒星ネットワークトポロジー上のスキームの明示的な定式化は、任意の$N$に効率よくスケーラブルであり、局所演算のみを必要とし、アイドル物理量子ビットに対する誤差の影響を最小限に抑える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.306777436952686
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce an entanglement distillation protocol that utilizes an arbitrary $[[n,k,d]]$ stabilizer code to convert $n$ raw copies of an $N$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state into $k$ logical copies in the presence of Pauli noise. Our explicit formulation of the scheme on a star network topology is efficiently scalable to arbitrary $N$, requires only local operations, and minimizes the impact of errors on idle physical qubits, enabling the distribution of high-fidelity entangled logical states between any number of quantum processors. We report the results of numerical experiments using the 5-qubit code, toric code, and $[[144,12,12]]$ bivariate bicyle code to protect against independent single-qubit depolarizing noise on all qubits. Our encoding scheme improves the final GHZ state fidelity relative to a single bare GHZ state sent over the same noisy channel for depolarizing rates up to or above $6 \%$ for all codes tested. Additionally, we use the stabilizer formalism to prove that our protocol can be applied to any $N$-qubit Calderbank-Shor-Steane (CSS) stabilizer state, from which the GHZ state emerges as a special case. This result explicitly establishes the working principle of previous stabilizer-based Bell pair and GHZ state distillation schemes, and generalizes such protocols beyond the traditionally considered states. We also show that some stabilizer codes can distill any stabilizer state with our protocol.
- Abstract（参考訳）: 我々は、任意の$[[n,k,d]$安定化器コードを用いて、$N$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態の生コピーを、Pauliノイズの存在下で$k$論理コピーに変換するエンタングルメント蒸留プロトコルを導入する。
恒星ネットワークトポロジー上のスキームの明示的な定式化は、任意の$N$に効率よくスケーラブルであり、局所演算のみを必要とし、アイドルな物理量子ビットに対する誤差の影響を最小限に抑え、任意の数の量子プロセッサ間で高忠実な絡み合った論理状態の分布を可能にする。
5量子ビット符号, トーリック符号, および$[[144,12,12]]$ bivariate bicyle code を用いた数値実験の結果を報告する。
我々の符号化方式は、試験されたすべてのコードに対して最大6ドル以上の分極率を示すため、同一ノイズチャネル上で送信された1つの素 GHZ 状態に対する最後の GHZ 状態の忠実度を改善する。
さらに,GHZ 状態が特殊ケースとして現れる任意の $N$-qubit Calderbank-Shor-Steane (CSS) 安定化状態に適用可能であることを証明するために,安定化器形式を用いる。
この結果は、以前の安定化器ベースのベル対とGHZ状態蒸留スキームの動作原理を明確に確立し、伝統的に考慮された状態を超えてそのようなプロトコルを一般化する。
また、安定化器符号のいくつかは、我々のプロトコルで安定化器状態を蒸留できることも示している。
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