Distribución de entrelazamiento multipartito sobre redes cuánticas ruidosas

Distribución de entrelazamiento multipartito sobre redes cuánticas ruidosas

Marca de tiempo: 9 de febrero de 2023 12:14 p.m.

Luis Bugalho1,2,3, Bruno C. Coutinho4, Francisco A. Monteiro4,5y Yasser Omar1,2,3

1Instituto Superior Técnico, Universidad de Lisboa, Portugal
2Grupo de Física de la Información y Tecnologías Cuánticas, Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA), Portugal
3PQI – Instituto Cuántico Portugués, Portugal
4Instituto de Telecomunicaciones, Portugal
5ISCTE – Instituto Universitario de Lisboa, Portugal

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Resumen

Una Internet cuántica tiene como objetivo aprovechar las tecnologías cuánticas en red, es decir, mediante la distribución de entrelazamiento bipartito entre nodos distantes. Sin embargo, el entrelazamiento multipartito entre los nodos puede potenciar la Internet cuántica para aplicaciones adicionales o mejores para las comunicaciones, la detección y la computación. En este trabajo presentamos un algoritmo para generar entrelazamientos multipartitos entre diferentes nodos de una red cuántica con repetidores cuánticos ruidosos y memorias cuánticas imperfectas, donde los enlaces son pares entrelazados. Nuestro algoritmo es óptimo para estados GHZ con 3 qubits, maximizando simultáneamente la fidelidad del estado final y la tasa de distribución de entrelazamiento. Además, determinamos las condiciones que producen esta optimización simultánea para estados GHZ con un mayor número de qubits y para otros tipos de entrelazamiento multipartito. Nuestro algoritmo es general también en el sentido de que puede optimizar simultáneamente parámetros arbitrarios. Este trabajo abre el camino para generar de manera óptima correlaciones cuánticas multipartitas sobre redes cuánticas ruidosas, un recurso importante para las tecnologías cuánticas distribuidas.

Distribución del entrelazamiento multipartito a través de ruidosas redes cuánticas PlatoBlockchain Data Intelligence. Búsqueda vertical. Ai.

Imagen destacada: modelo de una red cuántica formada por canales cuánticos capaces de distribuir entrelazamientos por pares y nodos cuánticos con memorias cuánticas capaces de ejecutar operaciones sobre qubits. Cada uno de los componentes de la red cuántica se caracteriza por un conjunto de parámetros que dependen de la implementación física de los qubits y los protocolos de la red cuántica.

Resumen popular

Las tecnologías cuánticas prometen una informática más rápida, comunicaciones privadas más seguras y una detección y metrología más precisas. En particular, las redes cuánticas abren la posibilidad de explorar estas aplicaciones en escenarios distribuidos, lo que permite un mayor rendimiento y/o tareas que involucran a múltiples partes. Sin embargo, para realizar algunas aplicaciones entre múltiples partes, a menudo se requiere un entrelazamiento multipartito.
En este trabajo pretendemos encontrar la forma óptima de distribuir el entrelazamiento multipartito entre diferentes nodos de una red cuántica con repetidores cuánticos ruidosos y memorias cuánticas imperfectas, donde los enlaces son pares entrelazados. Esto tiene especial relevancia para las aplicaciones en las que el ruido y la distribución del estado afectan a la propia aplicación. Con ese fin, presentamos una nueva metodología que permite maximizar dos objetivos diferentes: la tasa de distribución y la fidelidad del estado distribuido, aunque nuestro enfoque es fácilmente generalizable para incluir más. Desarrollamos un algoritmo con herramientas de la teoría de enrutamiento clásica que encuentra la forma óptima de distribuir un estado GHZ de 3 qubits, de manera que sea adaptable a diferentes implementaciones físicas subyacentes y protocolos de distribución. También proporcionamos resultados tanto para un mayor número de qubits como para otra clase de estados entrelazados multipartitos, a saber, los estados W.

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[ 56 ] X Wang. Algoritmos exactos para el problema del árbol de Steiner. 2008. ISBN 978-90-365-2660-9. 10.3990/1.9789036526609.
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Citado por

[1] Kiara Hansenne, Zhen-Peng Xu, Tristan Kraft y Otfried Gühne, “Las simetrías en las redes cuánticas conducen a teoremas de exclusión para la distribución de entrelazamiento y técnicas de verificación”, Comunicaciones de la naturaleza 13, 496 (2022).

[2] Jian Li, Mingjun Wang, Qidong Jia, Kaiping Xue, Nenghai Yu, Qibin Sun y Jun Lu, “Enrutamiento de entrelazamiento de garantía de fidelidad en redes cuánticas”, arXiv: 2111.07764, (2021).

[3] Diogo Cruz, Francisco A. Monteiro y Bruno C. Coutinho, “Corrección de errores cuánticos a través de la decodificación de adivinación de ruido”, arXiv: 2208.02744, (2022).

[4] Guus Avis, Filip Rozpedek y Stephanie Wehner, "Análisis de la distribución de entrelazamiento multipartito utilizando un nodo de red cuántica central", Revisión física A 107 1, 012609 (2023).

[5] Álvaro G. Iñesta, Gayane Vardoyan, Lara Scavuzzo y Stephanie Wehner, “Políticas óptimas de distribución de enredos en cadenas de repetidores homogéneos con cortes”, arXiv: 2207.06533, (2022).

[6] Paolo Fittipaldi, Anastasios Giovanidis y Frédéric Grosshans, “Un marco algebraico lineal para la programación dinámica de Internet cuántica”, arXiv: 2205.10000, (2022).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-02-10 05:18:07). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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