Long-distance quantum communication over noisy networks without long-time quantum memory

Paweł Mazurek; Andrzej Grudka; Michał Horodecki; Paweł Horodecki; Justyna Łodyga; Łukasz Pankowski; Anna Przysiężna

doi:10.1103/physreva.90.062311

Long-distance quantum communication over noisy networks without long-time quantum memory

Abstrakt

The problem of sharing entanglement over large distances is crucial for implementations of quantum cryptography. A possible scheme for long-distance entanglement sharing and quantum communication exploits networks whose nodes share Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) pairs. In Perseguers et al. [Phys. Rev. A 78, 062324 (2008)] the authors put forward an important isomorphism between storing quantum information in a dimension D and transmission of quantum information in a D+1 -dimensional network. We show that it is possible to obtain long-distance entanglement in a noisy two-dimensional (2D) network, even when taking into account that encoding and decoding of a state is exposed to an error. For 3D networks we propose a simple encoding and decoding scheme based solely on syndrome measurements on 2D Kitaev topological quantum memory. Our procedure constitutes an alternative scheme of state injection that can be used for universal quantum computation on 2D Kitaev code. It is shown that the encoding scheme is equivalent to teleporting the state, from a specific node into a whole two-dimensional network, through some virtual EPR pair existing within the rest of network qubits. We present an analytic lower bound on fidelity of the encoding and decoding procedure, using as our main tool a modified metric on space-time lattice, deviating from a taxicab metric at the first and the last time slices.

Cytowania

1 6

CrossRef
0

Web of Science
1 8

Scopus

Autorzy (7)

Paweł Mazurek
- Uniwersytet Gdański Wydział Fizyki
Andrzej Grudka
- Uniwersytet AM w Poznaniu Wydział Fizyki
Michał Horodecki
- Uniwersytet Gdański Wydział Fizyki
Paweł Horodecki prof. dr hab.
Justyna Łodyga
- UM w Poznaniu Wydział Fizyki
Łukasz Pankowski
- Uniwersytet Gdański Wydział Fizyki
Anna Przysiężna
- Uniwersytet Gdański Wydział Fizyki

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację

pobrano 7 razy

Wersja publikacji: Accepted albo Published Version
DOI:: Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1103/PhysRevA.90.062311
Licencja: Copyright (2014 American Physical Society)

pełna treść artykułu zobacz w serwisie zewnętrznym otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:: Publikacja w czasopiśmie
Typ:: artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:: PHYSICAL REVIEW A nr 90, wydanie 6, strony 1 - 13,
ISSN: 2469-9926
Język:: angielski
Rok wydania:: 2014
Opis bibliograficzny:: Mazurek P., Grudka A., Horodecki M., Horodecki P., Łodyga J., Pankowski Ł., Przysiężna A.: Long-distance quantum communication over noisy networks without long-time quantum memory// PHYSICAL REVIEW A. -Vol. 90, iss. 6 (2014), s.1-13
DOI:: Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1103/physreva.90.062311
Weryfikacja:: Politechnika Gdańska