Distribuzione dell'entanglement multipartito su reti quantistiche rumorose

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Luis Bugalho^1,2,3, Bruno C. Coutinho⁴, Francisco A. Monteiro^4,5e Yasser Omar^1,2,3

¹Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portogallo
²Gruppo di fisica dell'informazione e tecnologie quantistiche, Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA), Portogallo
³PQI – Istituto Quantistico Portoghese, Portogallo
⁴Istituto di Telecomunicazioni, Portogallo
⁵ISCTE – Istituto Universitario di Lisbona, Portogallo

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Astratto

Un’Internet quantistica mira a sfruttare le tecnologie quantistiche in rete, in particolare distribuendo l’entanglement bipartito tra nodi distanti. Tuttavia, l’entanglement multipartito tra i nodi potrebbe potenziare l’Internet quantistica per applicazioni aggiuntive o migliori per le comunicazioni, il rilevamento e il calcolo. In questo lavoro presentiamo un algoritmo per generare entanglement multipartito tra diversi nodi di una rete quantistica con ripetitori quantistici rumorosi e memorie quantistiche imperfette, dove i collegamenti sono coppie entanglement. Il nostro algoritmo è ottimale per gli stati GHZ con 3 qubit, massimizzando contemporaneamente la fedeltà dello stato finale e il tasso di distribuzione dell'entanglement. Inoltre, determiniamo le condizioni che producono questa ottimalità simultanea per gli stati GHZ con un numero maggiore di qubit e per altri tipi di entanglement multipartito. Il nostro algoritmo è generale anche nel senso che può ottimizzare contemporaneamente parametri arbitrari. Questo lavoro apre la strada alla generazione ottimale di correlazioni quantistiche multipartite su reti quantistiche rumorose, una risorsa importante per le tecnologie quantistiche distribuite.

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Immagine in primo piano: modello di una rete quantistica composta da canali quantistici in grado di distribuire entanglement a coppie e nodi quantistici con memorie quantistiche in grado di eseguire operazioni sui qubit. Ciascuno dei componenti della rete quantistica è caratterizzato da un insieme di parametri che dipendono dall'implementazione fisica dei qubit e dai protocolli della rete quantistica.

Riepilogo popolare

Le tecnologie quantistiche mantengono la promessa di elaborazione più veloce, comunicazioni private più sicure e rilevamento e metrologia più precisi. In particolare, le reti quantistiche aprono la possibilità di esplorare queste applicazioni in scenari distribuiti, consentendo prestazioni migliorate e/o attività che coinvolgono più parti. Tuttavia, per realizzare alcune applicazioni tra più parti è spesso necessario l'entanglement multipartito.
In questo lavoro miriamo a trovare il modo ottimale per distribuire l'entanglement multipartito tra diversi nodi di una rete quantistica con ripetitori quantistici rumorosi e memorie quantistiche imperfette, dove i collegamenti sono coppie entanglement. Ciò ha particolare rilevanza per le applicazioni in cui il rumore e la distribuzione dello stato influiscono sull'applicazione stessa. A tal fine, introduciamo una nuova metodologia che consente di massimizzare due diversi obiettivi – il tasso di distribuzione e la fedeltà dello stato distribuito – anche se il nostro approccio è facilmente generalizzabile per includerne di più. Sviluppiamo un algoritmo con strumenti della teoria del routing classica che trova il modo ottimale di distribuire uno stato GHZ a 3 qubit, in un modo che sia adattabile a diverse implementazioni fisiche e protocolli di distribuzione sottostanti. Forniamo anche risultati sia per un numero maggiore di qubit che per un'altra classe di stati entangled multipartiti, vale a dire gli stati W.

► dati BibTeX

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Citato da

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-02-10 05:18:07). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-02-09-920/

Timestamp: 9 Febbraio 2023

Timestamp: 22 agosto 2022

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