Photon-efficient quantum repeater chains via hyperentanglement-assisted purification
University of Pisa（比萨大学）；Institute for Informatics and Telematics (IIT), National Research Council (CNR)（意大利国家研究委员会信息与遥测研究所）；Department of Physics, University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学物理系）；National Institute of Optics (INO), National Research Council (CNR)（意大利国家研究委员会光学国家研究所）
本研究提出将DAEPP与BDCZ结合的DAHR量子中继协议，推导其端到端保真度递归关系，证明该协议可大幅减少所需的BBPSSW提纯轮次，降低量子中继的光子资源消耗。
2026-09-18 quant-ph
Simulation of Quantum Repeater Networks under Decoherence and Purification Constraints
本研究提出一个模拟框架，用于在连续时间退极化噪声下分析链式量子中继器，通过实现纠缠生成、交换和纯化，揭示了存储退相干与纯化对性能的影响及成本随距离的扩展规律。
2025-10-08 cs.IT math.IT quant-ph
Experimental one-step deterministic entanglement purification
纠缠纯化就是从低质量的纠缠态中提取高质量的纠缠态。它是量子中继器中的关键步骤，决定了量子通信协议的效率和通信速率，因此在长距离通信和量子网络中至关重要。在这项工作中，我们报告的第一个实验演示的确定性纠缠纯化使用偏振和空间模式超纠缠。经过纯化后，偏振纠缠的保真度从$0.268\pm0.002$上升到$0.989\pm0.001$。当使用自发参量下转换源时，在强空间模纠缠的辅助下，总的净化效率可以估计为使用两个纠缠态副本的纠缠净化协议的$10^{9}$倍。我们的工作可能有潜力被实现为完整的中继器协议的一部分。
2021-10-11 quant-ph
Modified entanglement purification scheme with doubly entangled photon state
最近Xiao等人提出了一种基于双纠缠光子态的纠缠纯化方案（Phys.Rev.A77（2008）042315）。为了提高纠缠纯化的效率，我们对他们的方案进行了修改。该修改方案包含两个步骤，即，位翻转误差校正和相位翻转误差的纠缠纯化。第一步中的所有光子对都可以保留，因为所有的位翻转错误都被校正。为了净化相位翻转误差，需要波长转换过程。该方案具有效率高的优点，对纠缠态的原始保真度要求较低，在实际应用中更具有可行性。
2008-10-11 quant-ph
Measurement-based quantum repeaters
我们介绍了基于测量的量子中继器，其中基于测量的小规模量子处理器用于在远程量子通信协议中执行纠缠纯化和纠缠交换。在该方案中，预先准备好的纠缠态存储在中间中继站耦合与传入的光子通过简单的贝尔测量，而不需要执行额外的量子门或测量。我们展示了如何构造所需的资源状态，以及如何最小化它们的大小。我们分析了噪声和缺陷下的方案的性能，重点是涉及纠缠态的几个量子比特的小规模实现。我们发现基于测量的净化协议显着改善噪声阈值。此外，我们已经表明，小规模的资源状态足以显着增加最大的通信距离。我们还讨论了我们的计划不同的设置可能的优势。
2012-04-10 quant-ph
To Purify or Not to Purify: Entanglement Purification under Input Fidelity Asymmetry in Quantum Networks
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究探讨了在量子网络中因输入保真度不对称而进行纠缠净化的必要性，推导了保真度不对称容忍度公式，并提出DeltaPurify策略以优化净化决策。
2026-07-29 quant-ph
Hybrid Error-Management Strategies in Quantum Repeater Networks
量子网络有望增强分布式量子计算和长距离量子通信，同时提供无条件的安全性。由于量子纠缠对于量子网络是必不可少的，来自各种类型的噪声和退相干的主要问题阻止了它的实现，并且研究已经非常活跃以获得量子网络的最佳配置。在这项工作中，我们解决的量子网络的性能能够量子纠错和纠缠纯化。我们的研究结果表明，一个应该尽可能快地分发贝尔对，同时平衡部署的保真度增强。我们还显示了合适的混合策略，在量子密码任务下的一些噪声制度，需要使用净化和量子纠错在一起。我们的研究结果表明，使用纯化分配高保真贝尔对和保存它们的应用程序使用量子纠错是一个有前途的方式来实现一个短期的量子网络的安全通信。
2023-03-18 quant-ph
Quantum Repeater for W states
本研究提出一种用于三比特W态的量子中继器协议，结合概率纠缠交换与改进的纠缠纯化方案，可在二维三角量子网络中以多对数开销实现任意距离的W态分发，能应对多种噪声误差，性能和纯化范围优于现有方法。
2023-11-08 quant-ph
Observation of residual entanglement in chip-based entanglement purification
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；SiPhotonIC ApS（SiPhotonic公司）
利用硅基芯片实现基于超纠缠的单拷贝纠缠纯化方案，实验观测到残余纠缠，并证明在比特翻转噪声下总能获得适合进一步纯化的残余纠缠。
2026-06-02 quant-ph
On the role of memory errors in quantum repeaters
研究了存储错误对远程量子通信中量子中继器方案的影响。我们表明，通信距离是有限的，在标准的操作模式下，由于内存错误造成的经典信号不可避免的等待时间。我们展示了如何克服这些限制，（i）提高本地存储器，（ii）引入两种新的操作模式的量子中继器。在两种操作模式中，中继器盲运行，即不等待经典信号到达。在第一个方案中，使用基于单向经典通信的纠缠纯化协议，允许在任意距离上进行通信。然而，在局部控制操作中噪声的误差阈值是非常严格的。第二种方案利用了双向经典通信的纠缠净化协议，并继承了标准模式下中继器的良好错误阈值。可以通过物理资源的合理开销将可能的通信距离增加一个数量级。我们概述了一个量子中继器的架构，可以确保洲际量子通信。
2006-11-17 quant-ph
Optimization of security costs in nested purification protocol
本文分析了在一个大型量子密码网络中，采用量子交换机和中继器的一段嵌套净化协议的安全代价。我们证明了纠缠资源的指数甚至超指数增长依赖于网络交换机的数量。为此，建议在嵌套策略中进行优化，以防止纠缠资源的指数增长。
2002-02-28 quant-ph
Purification of single-photon entanglement with linear optics
我们证明了形式为|联系我们|1>+|1>| 0>可以用简单的基于线性光学的方案来纯化，这在当前技术中是非常可行的。除了其概念上的兴趣，这个结果是相关的有吸引力的量子中继器协议。
2008-11-18 quant-ph
High-fidelity entanglement purification using chains of atoms and optical cavities
在我们之前的论文[Phys.Rev.A84，042303（2011）]中，我们提出了一个有效的方案，利用耦合到高精细光学腔的短原子链来动态纯化二体纠缠态。与传统的纠缠纯化协议相比，我们避免了受控非门，从而减少了复杂的脉冲序列和多余的量子比特操作。在本文中，我们显着提高远程纠缠原子的输出保真度通过引入一个额外的纠缠协议在每个中继节点，并通过优化所需的激光束控制整个计划。我们改进的蒸馏方案产生了几乎单位的输出保真度，再加上纠缠分布和交换，为长距离量子通信的有效和实验可行的量子中继器开辟了一条有吸引力的路线。
2012-10-26 quant-ph
Quantum repeaters for communication
在通过噪声信道的量子通信中，错误概率与信道的长度呈指数关系。我们提出了一个量子中继器的方案，克服了这个限制。其中心思想是通过使用一种新的嵌套纯化协议连接一串（不完美的）纠缠粒子对，从而创建一个高保真的单个远距离对。该方案允许百分比级别的一般错误。
1998-03-20 quant-ph
Efficient quantum repeater based on deterministic Rydberg gates
我们提出了一个有效的量子中继器结构与介观原子系综，里德伯封锁用于确定性的本地纠缠产生，纠缠交换和纠缠纯化。与传统的基于原子系综的量子中继器相比，在确定性里德伯门的帮助下，纠缠分发速率提高了两个数量级。这种新的量子中继器方案具有鲁棒性和快速性，从而为实际的长距离量子通信开辟了一条新的途径。
2010-03-09 quant-ph
Heralded quantum repeater for a quantum communication network based on quantum dots embedded in optical microcavities
提出了一种基于圆偏振光子与嵌入在双面光学微腔中的量子点之间的通用接口的量子转发协议。我们对光子进行有效的时间仓编码，从而在我们的协议中，每个光子的传输都使用一根光纤，而不是两个或更多个光纤，从而实现了确定性的忠实纠缠分布。利用腔量子电动力学原理，我们设计的奇偶校验探测器只需一个单光子的输入输出过程，使得量子中继器中的纠缠通道扩展和纠缠纯化的效率大大提高，在容错量子计算中也有潜在的应用价值。同时，偏离集体噪声通道会导致双方共享的非局域电子自旋产生一定的相位翻转误差，这种误差可以通过简化的纠缠纯化过程得到抑制.最后，我们讨论了我们的建议的性能，得出的结论是，它是可行的与当前的技术。
2016-02-01 quant-ph
System Design for a Long-Line Quantum Repeater
我们提出了一种新的量子中继器网络的控制算法和系统设计，并概述了端到端的协议架构。这样的网络将产生长距离量子态，支持量子密钥分发以及分布式量子计算。量子中继器改善了量子通信吞吐量的减少，距离从指数到多项式。因为量子态不能被复制，所以量子中继器不是信号放大器，而是执行量子隐形传态的算法，结合称为纯化的特殊类型的量子纠错，以提高量子态的保真度。我们介绍了我们的带状纯化方案，这是特别有效的耦合量子比特的保真度低时，提高了这样的系统的实验实现的前景。由此产生的吞吐量计算通过详细的模拟较短的跳跃组成的长线。与早期方法相比，我们的算法改进将吞吐量提高了50倍，适用于广泛的物理特性。
2008-05-07 quant-ph
Linear optical scheme for error-free entanglement distribution and a quantum repeater
我们提出了一种在噪声信道中实现双光子偏振纠缠Bell态无误差分布的线性光学方案。该方案可以应用于基本量子中继器协议，在效率和系统复杂度方面具有潜在的显着改善。该方案基于光子的偏振和时间仓编码的使用，并且可以利用当前可用的技术执行单对单步纯化。
2006-09-18 quant-ph
Optimal Entanglement Routing in Quantum Repeater Chains: Beyond Fixed Operation Order and Purification Schedule
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波第斯特里安大学）；Eulambia Advanced Technologies Ltd.（尤兰比亚先进技术有限公司）
本研究针对量子中继链纠缠路由，提出统一优化框架，证明纯化调度（树形优于泵浦）是决定可行性的主导因素，而操作顺序为替代因素。
2026-09-30 cs.NI quant-ph
Fault-tolerant quantum repeaters with minimal physical resources, and implementations based on single photon emitters
分析了一种新的方法，该方法利用固定的、最小的物理资源实现任意长距离量子通信中量子纠缠的产生和嵌套纯化，并讨论了利用实际光子发射器和光子信道的实现方法.在这种方法中，我们使用具有由电子自旋和核自旋形成的两个内部自由度的单光子发射器来构建量子信道中的中间节点。状态选择荧光用于相邻节点中电子自旋之间的概率纠缠产生。我们详细分析了几种方法，适用于现实的，均匀加宽的单光子发射器。此外，耦合的电子和核自旋可以用来有效地实现纠缠交换和纯化。我们表明，这些技术可以结合起来，在任意长的距离产生高保真纠缠。我们提出了一个特定的协议，功能在多项式时间，并容忍纠缠保真度和本地操作中的错误。该方案对物理资源的要求是目前所有完全容错量子中继器方案中最低的。
2005-02-18 quant-ph
Dynamical entanglement purification using chains of atoms and optical cavities
在腔QED的框架下，我们提出了一个利用耦合到高精细度光腔中的短原子链来动态纯化二体纠缠态的实用方案。与传统的纠缠纯化协议相比，我们避免了CNOT门，从而减少了复杂的脉冲序列和多余的量子比特操作。我们的相互作用方案以确定性的方式工作，并与纠缠分布和交换一起，为长距离量子通信的高效量子中继器开辟了一条道路。
2015-04-29 quant-ph
Long-distance entanglement purification for quantum communication
高质量的长距离纠缠对于量子通信和可扩展的量子网络都是必不可少的。纠缠纯化是在噪声环境中从低质量纠缠中提取高质量纠缠的过程，在量子中继器中起着关键作用。以往的纠缠纯化实验需要两对低质量的纠缠态，并在桌面上进行了演示。本文提出并报道了一种仅利用一对超纠缠态的高效率长距离纠缠纯化方法。我们还展示了它在基于纠缠的量子密钥分发（QKD）中的实际应用。一对偏振空间模超纠缠分布在11 km多芯光纤（噪声信道）上。纯化后，偏振纠缠的保真度从0.771提高到0.887，基于纠缠的量子密钥分发的有效密钥率从0提高到0.332。偏振纠缠的Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式的值在1.829 ~ 2.128之间。此外，通过使用一对超纠缠和确定性控制非门，总的净化效率可以估计为6.6 × 10^3倍，比使用两对纠缠态与自发参量下转换（SPDC）源的实验。我们的研究结果提供了作为全量子中继器和大规模量子网络的一部分实现的潜力。
2021-01-20 quant-ph
A security proof of quantum cryptography based entirely on entanglement purification
我们给出了一个证明，纠缠净化，即使有噪音的设备，是足以解开窃听者（夏娃）的通信信道。在安全机制中，净化过程将整体初始状态分解为Alice和Bob的张量积状态，另一边是Eve，从而在Alice和Bob之间建立了一个完全私密的，尽管有噪声的量子通信信道。安全制度被发现符合所有实际目的的净化制度的双向递归协议。这使得双向纠缠纯化协议成为量子中继器的重要组成部分，成为安全的长距离量子密码学的有效工具。
2001-11-12 quant-ph
Quantum repeater with Rydberg blocked atomic ensembles in fiber-coupled cavities
我们提出并分析了一种量子中继器结构，在该结构中，光学腔中的里德堡阻挡原子系综通过光纤连接。纠缠的产生，交换和纯化是通过集体激光操纵的合奏和光子传输。纠缠的成功传输和存储是由电离事件而不是以前的方案中使用的光子探测信号来预示的。我们演示了如何高电荷检测效率允许缩短平均纠缠产生时间，我们分析了我们的方案与合奏Cs原子的实施。
2013-12-11 quant-ph
The Network Impact of Hijacking a Quantum Repeater
在量子网络中，中继器劫持威胁到量子应用的安全性和实用性。为了解决这个问题，重要的是要衡量量子中继器劫持的影响。首先，我们量化每个量子中继器关于每个量子通信的工作负载。在此基础上，我们展示了使用分布式量子态断层扫描的中继器劫持检测的成本以及劫持造成的工作损失和重新路由惩罚的量。这种定量的评估包括纯化纠缠交换和量子纠错中继网络。一个简单的网络操作所需的检查可以被一个劫持者破坏，从而使整个网络瘫痪。幸运的是，随机分配测试的简单修复可以防止这种攻击。
2018-05-01 quant-ph
Optimized Entanglement Purification
我们研究了量子比特Bell对纠缠纯化的新方案。采用遗传算法的净化电路的设计，我们得到更短的电路，实现更高的成功率和更好的最终结晶度比目前在文献中。我们提供了一个软件工具的分析和数值研究所产生的净化电路，可定制的误差模型。这些新的纯化协议为模块化量子计算机和量子中继器的实际实现铺平了道路。我们的方法是特别注意有限资源和不完善的本地操作的影响-在通常的渐近方法的问题被忽视的现象。在电路的构造中允许的构建块的选择是基于对在贝尔状态的基础上充当置换的局部克利福德操作的彻底枚举。
2019-02-14 quant-ph
A hybrid quantum repeater for qudits
我们提出了一个“混合量子中继器”协议，用于远距离分配原子纠缠态。在我们的方案中，两个量子点的不完美噪声纠缠对，即，两个离散变量$d$级系统最初在信道的中间站之间共享，每个系统原则上具有任意维度$d$。这是通过局部的，足够强的光-物质相互作用来实现的，涉及光学相干态及其在这些相互作用之后的传输，以及对传输场模式的光学测量，尤其（但不限于）有效的连续可变零差检测（“混合动力”）这里指的是同时利用离散和连续的可变自由度来进行纠缠态的本地处理和存储，以及它们的非本地分布）。对于qutrits，我们量化的光物质纠缠，可以有效地通过一个基本的有损信道共享，并为中继器的间距高达10公里，我们表明，现实的（有损）qutrit纠缠甚至大于任何理想的（无损）量子比特纠缠。包括量子纠缠纯化和交换程序后，我们计算的长距离纠缠对分布率和最终的纠缠态的最大通信距离为1280公里。经过三轮净化，接近单位保真度的纠缠量子点对可以以原则上100 Hz的速率分布在1280 km以上。
2017-08-30 quant-ph
Continuous-variables entanglement purification with atomic systems
提出了一种对两个传播光场的连续变量量子态进行纠缠纯化的方案。该方案是基于让每个字段与一个本地节点，原子系综，其内部的集体激发的作用，辅助连续变量资源的相互作用。纠缠纯化是通过二分法测量实现的，代表所需的非高斯元素，并且其包括检测原子系综中集体激发的存在或不存在。该方案可以扩展到网络，其中节点是单个被囚禁原子，并构成了实现连续变量量子中继器的重要组成部分。
2010-05-28 quant-ph
A quantum repeater based on decoherence free subspaces
我们研究了Klein等人[Phys.Rev.A73，012332（2006）]最近提出的基于无退相干量子门的量子中继器。在这个方案中，在无退相干子空间上的许多操作利用辅助量子比特，其经历退相，从而将退相干引入系统。我们研究这种退相干如何影响纠缠交换和纯化以及量子中继器的性能。我们比较了消相干自由量子中继器与基于受消相干影响的量子比特的量子中继器，并表明当由于常规量子比特的长等待时间而引起的消相干变得显著时，它的性能优于后者。因此，基于消相干自由子空间的量子中继器有可能极大地改善长距离甚至洲际距离上的量子通信。
2007-11-12 quant-ph
A high bandwidth quantum repeater
我们提出了一个物理和链路级的设计，用于创建纠缠对用于量子中继器的应用，其中可以控制初始分布对的噪声水平。该系统可以动态调整，交易初始保真度的成功概率，从高保真度对（F=0.98或以上），以中等保真度对。创建长距离纠缠的相同物理资源用于实现纠缠净化和交换所需的本地门，创建同构中继器架构。优化初始分布对的噪声特性显著提高了产生长距离贝尔对的速率。最后，我们讨论了空间和时间资源之间的性能权衡。
2008-08-03 quant-ph
Purification of Single-photon Entanglement
单光子纠缠是一种简单的纠缠形式，存在于共享一个光子的两个空间模式之间。尽管它的基本形式，它提供了一个有用的资源偏振纠缠光子，它可以用于量子隐形传态和纠缠交换操作。在这里，我们报告的第一个实验中，单光子纠缠纯化一个简单的线性光学为基础的协议。除了概念上的兴趣，这一结果可能会发现基于量子中继器的长距离量子通信的应用。
2010-01-25 quant-ph
Transduction-Enabled Superconducting Quantum Repeater: Toward Deterministic Entanglement Distribution with High-Fidelity Gates
University of Pisa（比萨大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Northwestern University（西北大学）
针对光纤中光子损耗导致的长距离纠缠分发概率性问题，提出转导实现的超导量子中继器（TESQR），结合光子高速传输与超导高保真处理，实现确定性操作，平均分发率提升63%，纯化后20公里内保真度超0.8。
2026-09-21 quant-ph
Continuous-variable quantum repeater based on quantum scissors and mode multiplexing
量子中继器对于高速率、长距离的量子通信是不可或缺的。未来量子互联网的愿景很大程度上取决于在实践中实现量子中继器。已经提出了许多中继器用于基于离散变量（DV）的单光子量子通信。在电磁场模式的正交自由度上的连续变量（CV）编码提供了一种有吸引力的替代方案。例如，CV传输系统与其DV对应物相比更容易与现有的光学电信系统集成。然而，CV的复读生仍然难以捉摸。我们提出了一种新的量子中继器方案，用于在有损玻色子信道上进行CV纠缠分发，该方案克服了直接传输指数率损耗折衷。该方案涉及中继器节点，包括a）双模压缩真空（TMSV）CV纠缠源，b）量子剪刀操作以执行有损TMSV状态的非确定性无噪声线性放大，c）由第二代DV中继器启发的切换模式复用层，这是除了使DV中继器工作的概率纠缠纯化之外的关键成分，以及d）非高斯纠缠交换操作。我们报告我们的确切结果的速率损失包络实现的计划。
2020-01-19 quant-ph
Quantum Key Distribution over Probabilistic Quantum Repeaters
实现长距离量子密钥分发（QKD）系统的可行路线依赖于Duan、Lukin、Cirac和Zoller（DLCZ）的工作中提出的用于纠缠分发和交换的概率方案[Nature 414，413（2001）]。在这里，我们计算的条件吞吐量和保真度的纠缠DLCZ量子中继器，占DLCZ的自我净化属性，在存在多个激发系综存储器以及损失和其他来源的低效率的通道和测量模块。然后，我们使用我们的结果来找到依赖于DLCZ量子中继器的QKD系统的安全密钥位的生成速率。我们比较了在有和没有中继器节点的两种情况下，每个逻辑存储器的密钥生成速率。我们发现的交叉距离超过中继器系统优于非中继器之一。这为我们提供了量子中继器系统中的最佳节点间距离。我们还找到了量子密钥分配速率达到峰值的最佳激发概率。这样的最佳概率，在大多数感兴趣的制度，是不敏感的总距离。
2010-05-20 quant-ph
Heralded quantum repeater based on the scattering of photons off single emitters in weak-coupling regime
我们提出了一个预示量子中继器的基础上，在一维波导中的单个发射器的光子的散射。我们通过实现波导中原子的非局域纠缠产生，纠缠交换和纠缠纯化模块来展示细节，并讨论了目前可实现技术的中继器的可行性。在我们的方案中，错误的事件可以通过检测光子的偏振被丢弃。也就是说，我们的协议在原则上是以100%的保真度完成的，这有利于实现现实的长距离量子通信。此外，不需要额外的原子量子比特，而只需要一个单光子介质。我们的方案是可扩展的和有吸引力的，因为它可以在固态量子系统中实现。随着对原子-波导系统的控制研究的不断深入，这种中继器在未来的量子信息处理中有着广阔的应用前景。
2017-12-05 quant-ph
Hybrid quantum repeater using bright coherent light
我们描述了一个用于长距离量子通信的量子中继协议。在该方案中，通过使用弱色散光-物质相互作用并在站之间分配出射的明亮相干光脉冲，在通道的中间站处的量子比特之间产生纠缠。然后通过零差检测和后选择以高成功概率制备了电子自旋的噪声纠缠对。用于纠缠纯化和交换的本地门是确定性的和无测量的，基于与初始纠缠分布相同的相干光资源和弱相互作用。最后，纠缠被存储在基于核自旋的量子存储器中。在我们的系统中，量子比特通信速率接近100 Hz，超过1280 km，具有接近99%的准确度，对于合理的本地门误差是可能的。
2006-06-22 quant-ph
Two dimensional quantum repeaters
开发量子网络的努力引起了一个快速发展的领域，其应用范围广泛，如安全通信和分布式计算任务的实现。这最终要求创建灵活的多用户结构，允许网络中任意对方之间的量子通信，并促进多用户应用。为了解决这一挑战，我们提出了一种2D量子中继器架构，以在存在信道噪声和不完美的本地控制操作的情况下，在多个通信伙伴之间建立共享的长距离纠缠。该方案是基于在越来越大的规模上创建自相似多量子比特纠缠结构，其中纠缠交换和多方纠缠纯化的变体相结合，以创建高保真纠缠态。我们展示了如何使用腔中的捕获离子来实现这样的网络。
2016-11-25 quant-ph
Entanglement recovery by reversing the effect of noise in quantum repeater
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Ewha Womans University（梨花女子大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）
通过逆转噪声影响实现量子中继中纠缠的高效恢复，适用于强噪声环境及纠缠突然死亡区域。
2026-02-25 quant-ph
Quantum repeater based on cavity-QED evolutions and coherent light
在腔QED的框架下，我们提出了一个利用相干光和耦合到光学腔的原子链的量子中继器方案。与传统的中继器方案相比，我们避免了使用两个量子比特的量子逻辑门，只利用腔QED的演变。在我们以前的论文[D. Gonta和P. van Loock：A 88，052308（2013）]，我们已经提出了一种量子中继器，其中使用输入相干光的受控位移来分布两个相邻中继器节点之间的纠缠，而使用辅助（四分）纠缠态来纯化所产生的低保真度纠缠对。本文利用一系列受控的输入相干光相移和位移实现了纠缠分配。与以前的基于相干态的两量子比特纠缠分配方案相比，本方案仅依赖于简单的区分两个符号相反的相干态，这可以通过分束器和两个开关检测器以量子力学最佳方式执行。纠缠纯化利用一个方案，避免使用辅助纠缠资源。我们的中继方案具有合理的重复率和中继速率，为长距离量子通信提供了一个有吸引力的平台。
2016-09-13 quant-ph
ReQuSim: Faithfully simulating near-term quantum repeaters
本文提出基于 Monte-Carlo 的量子中继器仿真平台 ReQuSim，可忠实建模损耗、时间相关存储器噪声及复杂策略组合，从而评估近期现实量子中继器协议。
2024-04-03 quant-ph
Hybrid quantum repeater based on dispersive CQED interactions between matter qubits and bright coherent light
我们描述了一个长距离分布的量子纠缠系统，在该系统中，具有大平均光子数的相干光与光学腔中的单个远失谐原子或半导体杂质色散相互作用。纠缠是预示着零差检测使用第二个明亮的光脉冲的相位参考。使用明亮的脉冲导致高的成功概率的纠缠的产生，在较低的初始保真度的成本。这种保真度可以通过使用相同的物理资源实现的纠缠纯化技术来提高。与使用单光子或弱相干脉冲与现实探测器的预示性纠缠方案相比，对更多纯化步骤的需求得到了很好的补偿。较低的初始保真度的主要原因是光纤损耗;然而，在色散原子/腔相互作用期间的自发衰减和腔损耗也会损害性能。我们表明，这些影响可能会被最小化的发射极腔系统中的弱耦合制度，只要共振Purcell因子大于1，腔是过耦合，和光脉冲足够长。我们支持这一主张的数值，半经典计算使用参数为三个现实的系统：光学明亮的施主结合杂质，如19-F：ZnSe与中等Q微腔，光学暗淡的31-P：Si系统与高Q微腔，和捕获的离子在大，但非常高Q腔。
2006-10-19 quant-ph
Boosting end-to-end entanglement fidelity in quantum repeater networks via hybridized strategies
针对量子中继网络中仅用纠缠纯化或量子纠错无法满足安全量子密钥分发保真度要求的问题，提出在纯化基础上叠加量子纠错的混合策略，仿真证明其可产生高保真度贝尔对，并确定了适用错误参数范围。
2024-05-16 cs.NI quant-ph
Interoperability in encoded quantum repeater networks
量子中继器网络的未来将需要各种纠错码之间的互操作性。一些特定的代码转换，甚至一个通用的方法是已知的，但是，没有在量子网络的背景下对这些技术进行详细的分析。在本文中，我们分析了一个广义的过程，以创建贝尔对编码的两个单独的代码之间的异质性，经常使用的纠错量子中继器网络的设计。我们从一个物理贝尔对开始，然后用不同的纠错码对每个量子比特进行编码，使用纠缠纯化来提高保真度。我们调查了三个不同的协议，用于制备纯化的编码贝尔对。在标准的Pauli误差模型下，通过蒙特卡罗模拟计算了Steane [[7，1，3]]码、距离三表面码和单物理量子比特方案的误差概率，并估计了方案的资源效率.本地门错误率为$10^{-3}$，允许我们在任何所选代码之间创建高保真逻辑贝尔对。我们发现，一个postselected模型，其中任何检测到的奇偶校验翻转代码稳定器的结果重新启动的协议，执行最好的。
2015-08-19 quant-ph
Faster-than-Clifford Simulations of Entanglement Purification Circuits and Their Full-stack Optimization
本文提出复杂度为 $\mathcal{O}(1)$ 的纠缠纯化电路模拟算法，并联合优化纯化电路与前向纠错，以提升第二代量子中继器性能。
2023-07-12 cs.ET quant-ph
Intelligence-Guided Adaptive Purification for DDoS-Resilient Quantum Networks: A CUDA-Q based Study
Kingston University London（伦敦金斯顿大学）；Endava plc（恩达瓦公司）
研究量子中继器网络在经典控制平面受攻击时自适应控制策略的权衡。开发CUDA-Q/SeQUeNCe联合仿真工作流，对比多种纯化策略，结果表明网络态势感知能通过牺牲原始吞吐量来提高量子网络中合格纠缠传递的保真度。
2026-07-21 cs.AI cs.ET cs.NI
Enhancing the teleportation fidelity of a quantum network using purification
Centre for Quantum Science and Technology, International Institute of Information Technology, Hyderabad（海得拉巴国际信息研究院量子科学与技术中心）；Department of Physics and Center of excellence in Quantum information, computation, science and technology, Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院物理系及量子信息、计算、科学与技术卓越中心）；Center for Security, Theory and Algorithmic Research, International Institute of Information Technology, Hyderabad（海得拉巴国际信息研究院安全、理论与算法研究中心）
本文分析并比较了不同拓扑结构量子网络在两种纠缠分发方案下的资源性，提出算法评估平均最大隐形传态保真度，证明基于纯化的方案能显著提升网络隐形传态能力。
2026-06-18 quant-ph
Proposal of quantum repeater architecture based on Rydberg atom quantum processors
提出一种协同集成里德堡原子量子处理器与光学谐振腔的新型量子中继器架构，通过腔介导相互作用生成纠缠并辅以纠缠纯化与交换，在局域网实现99%保真度的贝尔态分发，并具备向城域和城际网络扩展的可扩展性。
2024-10-16 quant-ph
Scalable Repeater Architecture for Long-Range Quantum Energy Teleportation in Gapped Systems
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Al-Azhar University（爱资哈尔大学）；China Three Gorges University（三峡大学）；Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（伊朗基础科学研究所）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（亚太理论物理中心）
本文提出了一种可扩展的量子重传架构，用于在有隙系统中实现远距离量子能量传送，解决了传统方法的可扩展性问题。
2026-01-26 quant-ph
Private entanglement over arbitrary distances, even using noisy apparatus
给出了完全基于纠缠净化的量子密码的安全性证明。我们的证明适用于所有可能的攻击（个人和连贯的）。它意味着在基于纠缠的量子中继器的帮助下分发的密钥的安全性。我们证明了所得到的量子信道的安全性，该信道不仅可以用于量子密钥分发，而且还可以用于量子信息的安全传输。
2001-11-16 quant-ph
Quantum Internet: Resource Estimation for Entanglement Routing
Airbus Central Research and Technology（空客中央研究与技术）；Institute for Quantum Physics and Center for Optical Quantum Technologies, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所与光学量子技术中心）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
本文研究了量子互联网中纠缠路由的资源估算，指出两量子比特门错误率需低于1.3%才能实现高效扩展，并发现离子陷阱和钻石色心是当前最佳方案。
2025-04-24 quant-ph
Distribution and Purification of Entanglement States in Quantum Networks
针对量子网络高保真纠缠态分发问题，提出基于动态规划和线性规划的最优EP分发算法，进一步给出高保真GHZ态分发的最优算法，通过NetSquid仿真验证了技术有效性。
2025-03-24 cs.NI quant-ph
Complete analysis of a realistic fiber-based quantum repeater scheme
提出一种基于时间复用的量子中继器协议，通过专用通信阶段提高试验速率，结合纠缠交换与纯化，在1000公里距离上实现1至1000 Hz的密钥速率，并指出需约一秒的存储相干时间和10^{-3}量级的门及测量错误。
2025-04-24 quant-ph
Reducing classical communication costs in multiplexed quantum repeaters using hardware-aware quasi-local policies
针对多路复用量子中继器链，本文提出硬件感知的准局部决策策略，以较低经典通信成本提升性能，并结合实验与两类存储器平台仿真验证其可行性。
2025-05-12 quant-ph
A fast and robust approach to long-distance quantum communication with atomic ensembles
量子中继器在量子系统之间产生长距离纠缠，同时克服诸如光纤中单个光子衰减等困难。最近，已经提出了基于原子系综和线性光学中的单量子比特的中继器协议的实现[Nature 414，413（2001）]。出于对实现该协议的快速实验进展，在这里，我们开发了一个更有效的计划兼容的任意错误的主动净化。使用类似的资源作为早期的协议，我们的方法本质上净化泄漏的逻辑子空间和逻辑子空间内的所有错误，从而大大提高了性能的实验效率低下的存在。我们的分析表明，我们的计划可以产生约每3分钟超过1280公里的距离与保真度（F>78%）足以违反贝尔不等式。
2007-04-04 quant-ph
