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Heterogeneous Quantum Repeater Hardware

公募研究

研究領域量子サイバネティクス - 量子制御の融合的研究と量子計算への展開
研究課題/領域番号 24102706
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

VAN・METER Rodney (Van・Meter Rodney)  慶應義塾大学, 環境情報学部, 准教授 (90458977)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード量子ネットワーク / 量子通信 / 国際情報交換 / 中国 / 量子情報
研究概要

In this project, we designed a quantum repeater consisting of three qubits. A nitrogen vacancy center is used as the transmitter qubit, a superconducting flux qubit to execute logic operations, and a bismuth vacancy center in silicon as a long-term memory storage qubit. We have studied the need to balance the number of NV centers. More NV centers allows a stronger interaction with the flux qubit, and therefore a faster gate rate. However, large numbers of centers result in large stray thermal excitations (the Boltzmann distribution), damaging the fidelity of the resulting Bell pairs. For a repeater link, gate speed is less important and fidelity is more important, resulting in a different tradeoff compared to using a similar structure for a quantum computer.
In the course of examining this hardware architecture, we simulated a purification scheme known as "double selection", in which three Bell pairs are purified down to one pair. Double selection, when it succeeds, eliminates one round trip from the necessary classical communications and therefore improves the net performance.
Our simulations demonstrate that the utility of double selection is rather constrained. It works well when Bell pairs are of good fidelity but local gate errors are high. A significant drawback is the need for having three Bell pairs available at the same time. Repeater links succeed in entanglement creation with only low probability, this limits the rate and which we can attempt double selection. On the whole, double selection is found to be useful only in very narrow circumstances.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014 2012 その他

すべて 学会発表 (1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Double-selection purification on low fidelity Bell pairs with resource contention2012

    • 著者名/発表者名
      Mourad Beji and Rodney Van Meter (Rodney Van Meter)
    • 学会等名
      Asian Quantum Information Science Conference (AQIS)
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 年月日
      2012-08-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Quantum Networking2014

    • 著者名/発表者名
      Rodney Van Meter
    • 総ページ数
      368
    • 出版者
      Wiley-ISTE
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] AQUA: Advancing Quantum Architecture

    • URL

      http://aqua.sfc.wide.ad.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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