論文の概要: Operational Thresholds for Long-Range Entanglement in Quantum Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.05069v1
- Date: Tue, 03 Nov 2026 15:31:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-07 14:40:53.906893
- Title: Operational Thresholds for Long-Range Entanglement in Quantum Networks
- Title（参考訳）: 量子ネットワークにおける長距離エンタングルメントの操作閾値
- Abstract要約: 量子ネットワークは、多くの短い絡み合いリンクを組み合わせることで、遠方のノード間の絡み合いを分散する。
既存のパーコレーションに基づくエンタングルメント伝達の理論は、それらを完璧に扱う。
統計物理学を用いて、長距離の絡み合いが持続するために必要な局所的な操作の信頼性を決定する。
- 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: Quantum networks distribute entanglement between distant nodes by combining many short entangled links using local quantum operations. These operations only succeed probabilistically, yet existing percolation-based theories of entanglement transmission treat them as perfect. We approach the problem through statistical physics, using a stochastic generalization of concurrence percolation to determine how reliable local operations must be for long-range entanglement to remain possible. On hierarchical $(U,V)$-flower networks, which permit full analytical control across network scales, we derive an exact renormalization recursion for the probability that an end-to-end entangled connection survives. For the $(2,2)$-flower this yields a closed-form operational phase boundary, $η_p = 2 - \frac{32}{27}η_s$, where $η_s$ and $η_p$ are the success probabilities of the series (entanglement swapping) and parallel (purification) operations, respectively. At this boundary the survival probability jumps discontinuously from $0$ to $S_\infty = 3/(4η_s)$. Numerically propagating the full distribution of end-to-end concurrence yields a second threshold in the initial link quality, which varies continuously with operational reliability. Above both thresholds the large-network state is binary: the connection either fails outright or approaches a perfect Bell pair. Our results thus reveal a two-threshold structure for long-range entanglement, in which operational reliability and initial link quality can compensate one another. Operational success rates therefore emerge alongside initial link quality as a primary design constraint for scalable quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、多くの短い絡み合いリンクを局所的な量子演算を用いて結合することにより、遠方のノード間の絡み合いを分散する。
これらの操作は確率的にしか成功しないが、既存のエンタングルメント伝達の理論はそれらを完璧に扱う。
本稿では, 確率論的収束パーコレーションの一般化を用いて, 長期的絡み合いを持続するために, 局所的な操作がどの程度信頼性が高いかを決定することを目的として, 統計物理学を通してこの問題にアプローチする。
ネットワークスケールをまたいだ完全な解析制御を可能にする階層的な$(U,V)$-flowerネットワークでは、エンドツーエンドの絡み合った接続が存続する確率に対して、正確な再正規化再帰を導出する。
$(2,2)$-flower の場合、これは閉形式の運用フェーズ境界、$η_p = 2 - \frac{32}{27}η_s$ となる。
この境界において、生存確率は 0$ から $S_\infty = 3/(4η_s)$ に不連続に変化する。
エンドツーエンドのコンカレンスの完全な分布を数値的に伝播すると、初期リンク品質の第2しきい値が得られる。
どちらのしきい値よりも大きいネットワーク状態はバイナリで、コネクションは外向きに失敗するか、完全なベルペアに近づく。
この結果から,運用上の信頼性と初期リンク品質が相互に補うことができる,長距離絡みの2閾値構造が明らかになった。
したがって、拡張性のある量子ネットワークの設計制約として、初期リンク品質とともに、運用の成功率が現れる。
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