Generalized Heralded Generation of Non-Gaussian States Using an Optical Parametric Amplifier
Liaoning University（辽宁大学）
本文提出了一种通用 heralded OPA 协议，通过接受任意非经典输入，实现了非高斯态的高效生成。
2026-01-30 quant-ph
Heralded photon amplification for quantum communication
基于单光子源和线性光学的预示无噪声放大非常适合基于离散变量的长距离量子通信任务。我们实验证明这样的放大器，在电信波长工作。对于具有最大预期增益G=2的状态，以增益G=1.98+/-0.2执行相干放大。我们还证明了在初始信号状态和放大器所使用的本地辅助光子之间不需要稳定的相位参考。这些结果突出了量子放大器在长距离量子通信中的潜力，并使设备无关的量子密钥分发更近了一步。
2012-03-16 quant-ph
Heralded qubit amplifiers for practical device-independent quantum key distribution
设备无关的量子密钥分发不需要精确的量子力学模型来保证安全性。尽管它很漂亮，但它仍然是一个非常具有挑战性的实验任务。我们比较了最近的建议，吉辛等人。105，070501（2010）]，以利用基于与线性光学的纠缠交换的更简单的量子中继来关闭检测漏洞问题。我们对这两种方案的全模式分析证实，与最近的信念相反，第二种方案确实可以提供一个积极的关键率，甚至比第一种方案高得多。由此产生的关键率和所需的检测效率约。然而，这两种方案的95%强烈依赖于底层的安全证明。
2011-05-12 quant-ph
A complete characterisation of the heralded noiseless amplification of photons
光子的无噪声放大最近被证明是一种克服复杂量子通信任务中损失的方法。特别是，为了克服传输损耗，可以允许违反贝尔不等式的检测漏洞，设备无关的量子密钥分发（DI-QKD）。预言光子放大器的几种实现方式已经被提出，并实现了原理实验的第一个证明。在这里，我们提出了这种设备的第一个完整的特性，以测试其功能限制和DI-QKD的潜力。该装置在电信波长下进行测试，并显示出能够克服与通过单模电信光纤的$20\, \rm km$的传输相对应的损耗。我们展示了具有增益$>100$和预示概率$>83 % $的预示光子放大器，这是使用Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式的DI-QKD协议所要求的。光子放大器显然代表了在现实世界和典型网络距离上实现DI-QKD的关键技术。
2013-06-14 quant-ph
Heralded distribution of single-photon path entanglement
我们报道了在一个类似中继器的结构中实现通信波长单光子路径纠缠的预示分布的实验。纠缠是建立在检测到一个单一的光子，起源于两个自发参量下转换光子对源之一，擦除光子的哪个路径信息后。为了证明纠缠，我们使用了不依赖于后选择的纠缠见证。我们预示着两个位置之间的纠缠，分开的总距离为2公里的光纤，在1.6 kHz的速率。这项工作为高速率和实用的量子中继器架构铺平了道路。
2020-09-11 quant-ph
Heralded amplification of photonic qubits
我们在全光纤、电信波长方案中展示了时间仓和Fock状态量子位的预示量子位放大，该方案突出了完全集成光子解决方案的简单性、稳定性和潜力。利用高效率超导探测器，研究了放大器的增益、保真度和性能随损耗的变化。我们还展示了第一个没有后选择的福克态量子比特放大器。这为证明设备无关的量子密钥分发以及扩展距离上的量子力学的基本测试提供了重大进展。
2015-07-12 quant-ph
Quantum Repeater using Two-Mode Squeezed States and Atomic Noiseless Amplifiers
本文提出利用固态量子比特无噪声放大来存储并纯化受损耗双模压缩真空态，以概率性增强纠缠，并用于多量子比特寄存器和长距离QKD量子中继器。
2022-11-28 quant-ph
On the waiting time in quantum repeaters with probabilistic entanglement swapping
实现量子中继器的标准方法依赖于概率性的但预示着的纠缠态操纵和量子态的存储，同时等待成功的事件。在关于这类中继器的文献中，计算中继器速率通常依赖于假设足够小的概率的近似值。在这里，我们提出了一个精确和系统的方法，包括基于马尔可夫链理论的算法来计算任意数量的链接的量子中继器的平均等待时间（因此传输速率）。对于多达四个中继段，我们明确给出了任意纠缠交换概率的精确速率公式。从三个部分开始，我们探索了具有任意（不仅是加倍）和动态（不仅是预定的）连接的方案。有限的记忆时间的影响也被认为是相对影响的经典通信（预示信号）显着增长的概率较大。相反，我们证明了小交换概率的量子中继器中的等待时间的统计行为不能单独由其平均值和额外的统计量词是必要的。对于大型中继器系统，我们提出了一个递归的方法，根据准确，但仍然有效地计算足够小的子中继器的等待时间。这种方法导致更好的中继器速率的下限相比，现有的计划。
2019-09-16 quant-ph
Fast delivery of heralded atom-photon quantum correlation over 12km fiber through multiplexing enhancement
本研究实验实现了通过多路复用增强在12公里光纤上生成预示型原子-光子量子关联，提升了关联生成速率与存储器退相干速率的比值，为大规模量子中继器网络的实现奠定了基础。
2024-03-21 quant-ph
Heralded entanglement distribution between two absorptive quantum memories
由于通信信道的不可避免的损失，纠缠分布的距离被限制在地面上大约100公里。量子中继器可以通过使用量子存储器和纠缠交换来规避这个问题。作为量子中继器的基本链路，两个远程节点之间的两方纠缠的预先分配只能通过内置式量子存储器来实现。这些方案存在复用容量和确定性之间的权衡问题，因此阻碍了高效量子中继器的发展。基于吸收型量子存储器的量子中继器可以克服这样的限制，因为它们将量子存储器和量子光源分开。在这里，我们提出了一个实验演示的吸收量子存储器之间的预示纠缠。我们建立了两个相隔3.5米的节点，每个节点包含一个偏振纠缠光子对源和一个带宽高达1千兆赫兹的固态量子存储器。在中间站进行的联合贝尔态测量预示着两个量子存储器之间的最大纠缠态的成功分布，保真度为80.4 $\pm$ 2.2%（$\pm$ 1标准差）。这里演示的量子节点和信道可以作为量子中继器的基本链路。此外，节点中使用的宽带吸收量子存储器与确定性纠缠源兼容，并且可以同时支持复用，这为构建实用的固态量子中继器和高速量子网络铺平了道路。
2021-06-07 physics.optics quant-ph
Quantum enhancement of signal-to-noise ratio with a heralded linear amplifier
由于退相干的普遍性质，在传输期间保护量子信息对于任何量子网络都是至关重要的。因此，可以增强比其相关噪声更强的量子信号同时保持量子相干性的线性放大器非常有用。这种看似非物理的放大器属性对于一类不确定性工作的概率放大器是可以实现的。在这里，我们提出了一个线性放大方案，实现这一属性的相干态相结合的预示测量为基础的无噪声线性放大器和确定性的线性放大器。两个放大器的级联引入了灵活性，允许在高增益或高噪声降低的制度之间进行调谐，并控制这些性能对有限预示概率的权衡。我们证明了一个放大信号的传递系数$\mathcal{T}_s > 1$的输出状态没有统计失真。通过部分放宽对输出高斯性的要求，我们可以得到进一步的改进，以实现一个$\mathcal{T}_s = 2.55 \pm 0.08$。我们的放大方案仅依赖于线性光学和后选择算法。我们讨论了使用这种放大器作为一个积木在扩展量子通信的距离的潜力。
2018-06-28 physics.optics quant-ph
Quantum repeater for continuous variable entanglement distribution
量子中继器已经被提出作为扩展量子通信范围的一种方式。第一代方法使用纠缠交换沿着长距离信道连接纠缠链路。最近，已经有人提出了用于连续变量的第一代量子中继器。本文提出了一种利用最优高斯纠缠交换的连续变量中继方案。我们的方案使用无噪声线性放大器进行纠缠蒸馏。我们表明，与最简单的配置的无噪声线性放大器和良好的量子存储器和完美的源和检测器的假设下，我们的计划击败了直接传输上限较短的距离，可以提供优于以前的CV中继器计划。
2020-10-14 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
Heralded generation of Bell states using atomic ensembles
我们提出了一个方案，利用集体增强的光子模式内的原子系综与适当的塞曼流形，以实现一个预示偏振纠缠贝尔态。纠缠是在时间上分离的两个光子之间，并且可以用作诸如量子中继器的应用的后选择确定性源，其中采用后续的纠缠交换测量。我们提出了一个详细的分析，该计划的实际限制。
2013-10-17 quant-ph
Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit
单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战，例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而，现有设备不适合放大基本光学量子信息载体，即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里，我们构建了一个相干双模放大器，以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中，我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。
2012-08-29 quant-ph
A heralded quantum amplifier of multi-photon states
针对量子网络的光子损耗问题，研究团队实验实现了高保真无后选择的多光子态预示放大器，可放大单模最多两光子态、增益超百倍且保相干，可扩展并应用于量子通信等领域。
2025-05-20 physics.optics quant-ph
Coherent-state discrimination via non-heralded probabilistic amplification
研究了一种低强度光相干信号的检测方案，该方案采用工作在非预告模式的概率放大器作为底层非线性操作，以提高检测效率。这种方法使我们能够通过跟踪放大阶段的所有可能结果（包括失败）来改进统计数据。当与优化的肯尼迪接收器相比，由此产生的歧视成功概率，我们得到了一个增益高达~1.85%，它接近Helstrom界明显快于Dolinar接收器，当采用自适应策略。我们还注意到，所获得的优点可以最终与以下事实相关联：在高增益限制中，概率放大器的非预示版本引起部分失相，其在低能量本征向量之间保留量子相干性，同时在其他地方将其去除。提出了一种基于光腔实现的方法。
2016-06-14 quant-ph
Frequency tuning of a triply-resonant whispering-gallery mode resonator to MHz wide transitions for proposed quantum repeater schemes
量子中继器依赖于飞行量子比特与量子存储器的接口。最常见的实现包括在带宽和中心频率上与原子系统匹配的窄带单光子。之前，我们证明了我们的多功能预示单光子源的兼容性，其基于三重共振回音壁模式谐振器中的参数下转换，具有碱性跃迁[Schunk等人，Optica 2，773（2015）]。在本文中，我们分析了我们的源在相位匹配，可用的波长调谐机制，和应用到窄带原子系统。我们共振地址的铯和铷的D1跃迁与此光参量振荡器泵浦其振荡阈值以上。低于阈值，单光子的有效耦合到原子跃迁预示着由单个电信波段的光子被证明。最后，我们提出了一个准确的分析描述我们的观察。提供连接各种原子跃迁与电信波长的灵活性，我们展示了一种有前途的方法来实现量子中继器的基本构建模块。
2016-07-14 quant-ph
Improving Gaussian channel simulation using non-unity gain heralded quantum teleportation
针对现有高斯信道模拟受实验缺陷和非理想纠缠资源限制的问题，本研究提出基于测量的无噪声线性放大器赋能的预示量子隐形传态方案，实现了此前无法模拟的非物理高斯信道与高斯噪声抑制，并量化了抑制性能。
2024-08-16 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
Quantum repeaters and quantum key distribution: analysis of secret key rates
我们分析了各种突出的量子中继协议的上下文中的长距离量子密钥分发。这些协议是Briegel，Dür，Cirac和Zoller最初的量子中继器提案，所谓的混合量子中继器使用光学相干态与原子自旋量子比特分散相互作用，以及Duan-Lukin-Cirac-Zoller类型的中继器使用原子系综与线性光学，并在其最近的扩展中，预示着量子比特放大器。对于我们的分析，我们调查每个中继器组件的最重要的实验参数，并找到他们的最低要求的值，以获得一个非零的秘密密钥。此外，我们详细研究了设备缺陷对最终密钥速率的影响，以及当纠缠态在初始分布后被纯化时，对最佳蒸馏轮次的影响。
2013-06-18 quant-ph
Capacity-approaching quantum repeaters for quantum communications
在当今的量子通信中，主要问题之一是缺乏能够同时确保高速率和长距离的量子中继器设计。最近的文献已经建立了端到端的能力，这些能力可以通过量子网络中最通用的量子和私有通信协议来实现，包括量子中继器链的情况。然而，是否存在接近这种能力的物理设计仍然是一个具有挑战性的目标。在这种动机的驱动下，在这项工作中，我们提出了一种连续变量量子中继器的设计，并表明它实际上可以实现这一壮举。我们还表明，即使在一个嘈杂的制度，我们的利率超过Pirandola-Laurenza-Ottaviani-Banchi（PLOB）界。我们的中继器设置是使用无噪声线性放大器，量子存储器和连续变量贝尔测量。此外，我们提出了一个非理想模型的连续变量量子存储器，我们在我们的设计中使用。然后，我们表明，潜在的量子通信速率将偏离理论容量，正如人们所期望的那样，如果量子链路太嘈杂和/或低质量的量子存储器和放大器。
2020-09-08 quant-ph
A Metropolitan-scale Multiplexed Quantum Repeater with Bell Nonlocality
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息实验室）；Anhui Province Key Laboratory of Quantum Network, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学安徽省量子网络重点实验室）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子物理前沿卓越中心）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
本文提出一种基于时间测量的多端量子中继器协议，实现了14.5公里距离下固态量子记忆间的 heralded 非局域纠缠，并首次在城市级量子中继器中验证了贝尔非局域性。
2026-04-15 quant-ph
Could Gaussian regenerative stations act as quantum repeaters?
较高的传输损耗降低了光通信的性能|无论是经典或量子数据可以被可靠地发送的速率，还是量子密钥分发（QKD）的安全密钥生成速率。损失随距离增加而增加|在光纤中是指数的，而对于自由空间信道是距离的平方反比。为了在长距离上提高经典通信速率，通常在沿着信道的中间点处引入再生中继。因此，很自然地推测，诸如相位不敏感或相位敏感的光放大器之类的无人值守的再生站是否可以用作长距离QKD的中继器。本文的主要结果排除了所有玻色子高斯信道可用作QKD中继器，其中包括相位不敏感和相位敏感放大器作为特殊情况，对于任何QKD协议。我们还描述了条件下，高斯中继呈现一个有损信道纠缠打破，这反过来又使信道无用的量子密钥分配。
2014-10-02 quant-ph
A probabilistic phase-insensitive optical squeezer in peaceful coexistence with causality
最近提出了一种描述概率但预示无噪声线性放大器的非保迹映射，并通过实验证明了这一点。在这里，我们展示了这种特殊的变换的另一个显着的特点，即它的能力，作为一个普遍的单模挤压，无论最初被压缩的正交。因此，它可以作为一种相位不敏感的光压缩器，像相位敏感的光放大器一样保持信噪比，但同时适用于所有的正交化，这可能为量子光通信提供新的前景。虽然这种挤压所有正交的能力似乎通过绕过量子不可克隆定理打开了一条通往瞬时信号的道路，但我们解释了这种因果关系违反的可能性消失的微妙机制，即使在预示的基础上。
2012-05-21 quant-ph
Multicell Atomic Quantum Memory as a Hardware-Efficient Quantum Repeater Node
对于可扩展的量子通信和网络，关键的一步是实现量子中继节点，该节点可以使用量子存储器有效地连接不同的原子-光子纠缠段。我们报告了一个紧凑的和硬件高效的实现的量子中继节点使用一个单一的原子系综多细胞量子存储器。在抑制了磁场引起的非均匀展宽和原子运动引起的自旋波退相后，单个存储单元的寿命达到了毫秒级。基于这些长寿命的多细胞存储单元，我们实现了两个量子中继段的异步纠缠产生，并实现了这两个中继段的按需纠缠连接。作为多细胞原子量子存储器的另一个应用，我们进一步展示了存储和按需检索预示原子自旋波量子位通过实现一个随机存取量子存储器与个人寻址能力。这一工作为大规模量子网络中量子中继器的有效实现提供了一个很有前途的组成部分。
2021-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Heralded quantum entanglement between two crystals
量子网络需要量子节点纠缠的关键能力。一个突出的例子是量子中继器，它允许克服单光子直接传输的距离障碍，前提是远程量子存储器可以以一种预示的方式纠缠。在这里，我们报告的观察预示纠缠的两个合奏稀土离子掺杂到单独的晶体。一个预示的单光子被发送通过50/50分束器，产生一个在两个空间模式之间离域的单光子纠缠态。每个模式的量子态随后被映射到晶体上，导致由两个晶体之间的单个离域的集体激发组成的纠缠态。这种纠缠是通过将其映射回光学模式和估计检索到的光态的并发来揭示的。我们的研究结果突出了稀土离子掺杂晶体用于纠缠量子节点的潜力，并使基于固态资源的量子网络更近了一步。
2011-09-02 quant-ph
Integrated-optics heralded controlled-NOT gate for polarization-encoded qubits
集成光学技术的最新进展使光子学成为量子网络和量子计算协议的一个有前途的平台。集成光学电路的特点是器件占用空间小，具有无与伦比的固有干涉稳定性。在这里，我们利用飞秒激光写入波导的能力来处理偏振编码的量子比特，并提出了一个预示着控制非门芯片上的第一个实现。我们在计算基和叠加基下对该门的性能进行了评估，结果表明该门可以在两个光子之间产生偏振纠缠。通过集成器件的传输使用热膨胀芯光纤和在波导小平面处的热膨胀减小的模场直径来优化。该演示强调了集成量子门用于全光量子网络和量子中继器的可行性。
2018-02-21 quant-ph
Proposal for Implementing Device-Independent Quantum Key Distribution based on a Heralded Qubit Amplification
在与设备无关的量子密钥分发（DIQKD）中，利用对贝尔不等式的违反来建立与QKD设备的内部工作无关的安全共享密钥。然而，DIQKD的实验性实现仍在等待中，因为迄今为止所有的光学贝尔测试都受到检测漏洞的影响，使得协议不安全。特别地，量子信道中的光子损失表示DIQKD的基本限制。在这里，我们介绍了一种基于单光子源和线性光学的量子比特放大器，它为克服贝尔测试中的信道损耗问题提供了一个现实的解决方案。
2010-08-17 quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Asymmetric node placement in fiber-based quantum networks
本文分析光纤量子网络中中点站与量子中继器节点的非对称布置，结合色散、存储器噪声和数值实验，证明性能指标对小非对称性仅呈高阶退化。
2024-06-17 quant-ph
Quantum repeater via entangled phase modulated multimode coherent states
提出一种基于对称和反对称薛定谔猫态电光调制产生纠缠多模相干态的量子中继器方案，通过中心节点分束器与光子计数预示性制备纠缠，并利用量子隐形传态扩展量子密钥分发范围。
2023-10-26 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
Quantum repeaters based on atomic ensembles and linear optics
量子态在长距离上的分布受到光子损耗的限制。由于不可克隆定理，经典电信中的直接放大在量子通信中不是一种选择。这个问题可以通过实现量子中继器协议来解决，该协议通过纠缠交换从短距离纠缠产生长距离纠缠。这样的协议需要以一种预示的方式产生纠缠，将其存储在量子存储器中，并交换它。实现量子中继器的一个有吸引力的一般策略是基于使用原子系综作为量子存储器，结合线性光学技术和光子计数来执行所有需要的操作。在这里，我们回顾了这一非常活跃的领域的理论和实验现状。我们定量地比较了不同方法的潜力，重点是超越光子直接传输的最直接目标。
2009-06-23 quant-ph
State-dependent linear-optical qubit amplifier
我们提出了一个线性光学系统，用于可调输出量子比特保真度的预言量子比特放大。我们研究了它的成功概率作为输出量子比特保真度的函数，表明以较低的保真度为代价，该设置可以大大增加成功操作的概率。这些结果随后应用于状态相关的量子比特放大的建议。类似于状态依赖的量子克隆，关于输入状态的先验信息允许优化量子比特放大过程以获得更好的保真度与成功概率的权衡。
2013-09-18 quant-ph
Photonic source of heralded GHZ states
本文实验演示了基于固态量子发射器和偏振干涉仪的三光子可预报GHZ态，保真度达0.7278±0.0106，为可扩展光子量子计算提供了关键构建模块。
2025-07-20 quant-ph
Towards heralded distribution of polarization entanglement
提出在单一量子中继链路中级联两个正交偏振编码的单光子路径纠缠态，实现偏振纠缠的预示分发，并分析保真度、预示率及实际误差源。
2023-11-09 quant-ph
Hybrid Heralded Noiseless Amplification with Finite-Cutoff Quantum Scissors
University of Queensland（昆士兰大学）
该研究在两个单模压缩器间插入有限截止量子剪刀NLA，探究其混合放大器的增益提升机制，发现随截止值增加保真度提升，高截止时趋近理想NLA性能。
2026-09-07 quant-ph
Implementation of a non-deterministic optical noiseless amplifier
量子力学规定，任何独立于输入信号相位工作的放大器都必须引入一些多余的噪声。这种无噪声放大器的不可能性源于量子演化的幺正性和线性。规避这种限制的一种可能方法是通过测量中断这种演变，提供能够预示成功且无噪声的扩增事件的随机结果。在这里，我们展示了一个成功的实现这样一种方法，我们使用量子零差层析成像的放大相干态进行了充分的表征，并观察到一个强大的预示放大，约6dB的增益和噪声水平显着小于任何普通的相位无关设备允许的最小值。
2009-12-10 quant-ph
Nondeterministic Amplifier for Two Photon Superpositions
我们研究了基于量子剪刀装置的预示非确定性无噪声放大，该装置已被证明以牺牲真空态振幅为代价来增加状态的单光子振幅。在这里，我们建议使用相同的基本设计来执行完美的放大在一个基础上设置两个光子。该装置比串联工作的几个单光子放大器效率高得多。当用于放大相干态时，这种优势表现在保真度或成功动作的概率方面，或者更引人注目的是两者的结合。
2011-01-06 quant-ph
Heralded generation of entanglement with photons
本文介绍了携带有源光子生成纠缠态的方法，通过辅助光子检测验证生成，提高了成功概率并扩展了量子信息处理的应用范围。
2025-02-03 quant-ph
Photonic Quantum Networks formed from NV- Centers
在这篇文章中，我们提出了一个简单的重复方案的基础上负电荷的氮空位中心的金刚石（NV-）。每个中继器节点都是由简单的模块组成的，包括一个包含单个NV-的光学腔，其中一个核自旋来自15 N作为量子存储器。模块中的操作仅使用确定性过程和相互作用，并实现高保真（>99%）操作，模块通过光纤连接。在中继器节点架构中，模块之间通过光子的过程在原则上可以是确定性的，然而，当前对光学部件的限制导致过程是概率性的，但却是预示性的。最节省资源的中继器结构在每个节点处包含至少两个模块，并且中继器节点通过电信波长纠缠光子对连接。我们讨论了量子中继器的性能，从最小资源策略开始，有几个模块（~10），然后逐步纳入更多的资源密集型策略。我们的架构使大规模的量子信息网络与现有技术。
2014-12-18 quant-ph
Heralded quantum gates with integrated error detection in optical cavities
我们提出并分析了光腔中量子比特之间的预示量子门。他们使用一个辅助量子比特来报告是否发生了成功的门。通过这种方式，会破坏确定性门的错误被转换为非统一的成功概率：一旦成功，门具有比类似的确定性门高得多的保真度。具体来说，我们描述了一个预示着，近确定性的控制相位门（CZ门）的条件误差任意接近零和成功的概率，接近团结的系统，C的协同性，变大。此外，我们描述了一个扩展到近确定性的N-量子比特Toffoli门具有良好的误差缩放。这些门可以直接应用于量子中继网络中，以实现接近理想的纠缠交换，从而大大加快纠缠分发。
2015-02-27 quant-ph
Quantum linear amplifier enhanced by photon subtraction and addition
由于量子物理中的不确定原理，确定性量子放大器不可避免地向放大的信号添加噪声。我们在这里调查如何量子噪声限制放大器可以通过另外采用光子减法，光子加法，和两者的相干叠加，从而使概率，预示，量子放大器。我们表明，这些操作可以提高放大相干态的强度增益，保真度和相位不确定性方面的性能。特别是，光子减法原来是最佳的保真度和这些基本操作之间的相位浓度，而光子加法也提供了一个显着减少的相位不确定性与最大的增益效应。
2012-01-30 quant-ph
Heralded quantum steering over a high-loss channel
纠缠态是许多远程量子信息任务的关键资源，包括保密通信和量子物理的基础测试。这些任务需要对共享纠缠进行强有力的验证，但在长距离上执行它目前在技术上是棘手的，因为通过光纤或自由空间信道的损失打开了检测漏洞。我们设计和实验证明了一个方案，验证纠缠的存在下，至少$14.8\pm0.1$ dB的附加损耗，相当于约$80$公里的电信光纤。我们的协议依赖于纠缠交换来预示有损信道后光子的存在，从而实现量子操纵的事件就绪实现。这一结果克服了现实高损耗场景下设备无关通信和量子中继器实现中的关键障碍。
2018-01-09 quant-ph
Long-distance entanglement distribution using individual atoms in optical cavities
光学腔中的单个原子可以在静止量子比特和飞行量子比特（光子）之间提供有效的接口，这是量子通信的基本组成部分。此外，腔辅助控制非（CNOT）门可以用于在量子中继器设置中将纠缠交换到长距离。然而，在CNOT过程中由腔引入的耗散可能会增加使用这些系统获得长距离纠缠分布的实验难度。我们分析和比较了一些基于腔的中继方案结合各种纠缠产生方案和腔辅助CNOT门。我们发现，一个方案，高保真纠缠首先产生在一个双光子探测方案，然后交换到长距离使用最近提出的预示CZ门表现出优越的性能相比，其他计划。预告门将耗散效应从保真度转移到门的成功概率，从而实现高保真纠缠交换。因此，即使在原子-腔系统的低合作度下，也可以在长距离上实现高速率的纠缠分配。这种高保真中继器表现出优于其他基于腔的计划高达两个数量级的速率为现实的参数和大的距离（1000公里）。
2015-07-20 quant-ph
Absorption-emission quantum repeater using diamond quantum memories
Yokohama National University（横滨国立大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）
该研究展示了基于金刚石NV中心的吸收-发射量子中继器节点，实现了完整单节点操作，过程保真度达78%，为可扩展量子中继器架构奠定了基础。
2026-08-19 quant-ph
An integrated quantum repeater at telecom wavelength with single atoms in optical fiber cavities
量子中继器有望通过规避直接光子传输中固有的成功概率指数下降来实现全球距离上的量子网络。我们提出了一个现实的，功能集成的量子中继器实现的基础上，在光学腔中的单原子。量子存储器中的单原子与电信波长的光子之间直接产生纠缠。后者以高效率和可调节的时间和光谱特性被收集到空间上定义良好的腔模式中。它由第二个正交腔发射的近红外光子预示。两个远程量子存储器之间的纠缠可以通过光学Bell态测量产生，而我们提出了基于高效的腔辅助原子-原子门的纠缠交换。我们的量子中继器方案消除了对波长转换的任何要求，使得在每个节点处仅需要单个系统。我们研究了基于CO $_2$激光加工光纤的法布里-珀罗腔的铷和现实参数的特定实现。我们表明，该方案能够实现一个相当简单的量子中继器，在大距离上优于直接纠缠生成，并且不需要任何超越现有技术的技术改进。
2016-03-11 quant-ph
Probabilistic Cutoffs in Homogeneous Quantum Repeater Chains
QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Quantum Computer Science, EEMCS, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 EEMCS 量子计算机科学）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 卡弗里纳米科学研究所）；College of Information and Computer Science, University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校 信息与计算机科学学院）
本文提出了一种无需跟踪链接年龄的概率截断策略，可在节点较少或基本链接生成概率较高的情况下提供与确定性策略相当的秘密密钥速率。
2026-02-16 quant-ph
Extending Quantum Links: Modules for Fiber- and Memory-Based Quantum Repeaters
我们分析了基于光纤通道和存储站的量子中继器的基本构建模块。实现被认为是三个不同的物理平台，其中合适的组件是可用的：量子点，被困原子和离子，以及钻石中的色心。我们评估和比较了这些平台的基本量子中继器链路的性能，包括目前最先进的实验参数以及原则上可以在未来达到的参数。最终的目标是实验探索制度，在中间距离，高达几百公里，其中中继器辅助的密钥传输速率超过最大速率可通过直接传输。我们考虑两种不同的协议，其中一种更好地适应更高的源时钟速率和更低的存储器相干时间的量子点平台，而另一种则避免了需要写入光子量子态到存储器中的一个预兆，非破坏性的方式。基本构建块和协议可以以模块化形式连接，以构建潜在可扩展到大距离的量子中继器系统。
2019-12-20 quant-ph
Repeater-enhanced distributed quantum sensing based on continuous-variable multipartite entanglement
纠缠是量子增强应用的独特资源。当用于感测时，分布式量子传感器之间的共享纠缠使得在估计量子传感器网络的全局参数时的测量灵敏度能够获得实质性增益。然而，在纠缠分布中发生的损失很快就消耗了纠缠量子传感器相对于提供本地量子资源的传感器所享有的测量灵敏度优势。在这里，我们提出了一种可行的方法来克服纠缠分布损失，并表明纠缠量子传感器所实现的测量灵敏度击败了最佳本地资源所提供的测量灵敏度。我们的方法依赖于无噪声线性放大器（NLA）作为量子中继器。我们表明，与构建量子中继器以抑制量子密钥分发的无中继器约束的突出挑战不同，基于NLA的分布式量子传感量子中继器是可以通过现有技术实现的。因此，分布式量子传感将成为受益于量子中继器的第一个应用实例。
2018-10-22 quant-ph
Repeaters for Continuous Variable Quantum Communication
光通信是当今互联网的核心，目前通过在远程位置之间传输强光信号来实现。当我们展望电信的未来时，量子力学承诺了能够传输和处理信息的新方法。利用多光子态的量子密钥分发和量子隐形传态的演示已经完成，但仅限于100公里的范围。为了超越这一点，我们需要与这些量子多光子连续变量脉冲兼容的中继器。在这里，我们提出了一个连续变量量子中继器的设计，可以分布纠缠和纯双模压缩状态在任意长的距离与成功的概率，尺度仅与距离多项式。所提出的量子中继器由几个基本的已知构建模块组成，例如用于纠缠蒸馏的非高斯操作和迭代高斯化协议（用于保留最终状态的高斯特性），但补充了一个预示性的非高斯纠缠交换协议，这使我们能够避免量子高斯化的大量迭代。我们描述了该方案的性能，在量子密钥分发的密钥速率，并显示可以产生一个安全的密钥超过数千公里。
2016-11-09 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
Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state quantum memories
未来的量子网络将能够在遥远的位置之间分配纠缠，并允许在量子通信，量子传感和分布式量子计算中的应用。这个网络的核心是在远程互连的量子节点上产生和存储纠缠的能力。虽然各种性质的远程物理系统已经成功地纠缠在一起，但这些实现都没有涵盖网络操作的所有要求，例如电信兼容性和多模操作。在这里，我们报告了两个空间分离的量子节点之间的纠缠的演示，其中纠缠存储在多模固态量子存储器中。在每个节点处，掺杂镨的晶体存储相关对的光子，其中第二个光子处于电信波长。放置在不同实验室的量子存储器之间的纠缠通过以高达1.4 kHz的速率检测电信光子来预示，并存储在晶体中预定的存储时间高达25微秒。我们还表明，所产生的纠缠是强大的，对损失的先驱路径，并演示时间复用操作，62个时间模式。我们的实现可扩展到更长距离的纠缠，并为基于固态资源的现场部署的多路复用量子中继器提供了一条可行的路线。
2021-01-13 quant-ph
