신뢰성 제한 하 양자 텔레포트 가능한 큐비트 수

본 논문은 양자 네트워크(QN)에서 다중 큐비트를 텔레포트해야 하는 양자 애플리케이션(QApp)의 실행 가능성을 평가하기 위해, “QApp‑level reliability”라는 새로운 신뢰성 지표를 도입한다. 이 지표는 N개의 독립 Bell‑pair가 모두 목표 충실도 F_th 이상을 유지하면서 동시에 텔레포트 단계에 진입할 확률 R을 의미한다. 시스템 모델은 두 원격 노드(앨리스와 밥)와 하나의 양자 중계기(QR)로 구성된다. 각 큐비트 n은 별도의 Bell‑pair를 사용해 텔레포트되며, QR은 양쪽 링크에 대해 병렬 엔탱글먼트 시도를 수행한다. 엔탱글먼트는 슬롯 기반으로 진행되며, 슬롯 시간 T_slot은 통신 지연(T_comm), 시도 시간(T_att), Bell‑state 측정 시간(T_BSM), Pauli 보정 시간(T_PC)으로 정의된다. 병렬 시도 수 N_par은 물리적 채널(다중 광섬유 또는 다중 FSO 빔) 수에 의해 제한된다. 채널 손실 모델은 광섬유와 FSO 각각에 대해 전송 효율 η(d)=P_e·P_c·P_det·exp(−d/L_0) 로 표현한다. 여기서 P_e는 광원 방출 확률, P_c는 컬렉션 효율, P_det는 검출 효율, L_0는 감쇠 길이이다. 성공 확률 p_suc은 η와 스핀‑포톤 엔탱글먼트 각도 θ에 따라 p_suc=2η cos²θ·