Vortex entanglement in Bose-Einstein condensates coupled to Laguerre-Gauss beams
我们研究了远程弱相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋纠缠的建立。我们考虑一个双模光子资源纠缠在其轨道角动量（OAM）的自由度，并利用光到BEC OAM转移的过程中，证明这种纠缠可以有效地传递到类物质系统。因此，我们的建议代表了一个新的低功耗和长记忆通信通道的基础上OAM的构建块。我们讨论了实际可实现性的问题，强调我们的计划的可行性，并提出了一个操作技术的间接推理的集合涡旋纠缠。
2010-06-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
A Proactive Connection Setup Mechanism for Large Quantum Networks
量子网络利用纠缠和隐形传态的量子力学特性将数据从一个节点传输到另一个节点。因此，有必要有一个有效的机制来分配量子网络节点之间的纠缠。目前对纠缠分发的研究大多是基于网络的当前状态，没有考虑利用历史数据。本文提出了一种利用历史数据加快量子网络中节点间连接建立和主动分配纠缠的新方法。结果表明，随着量子网络规模的增大，该方法提高了连接建立的成功率.
2020-12-25 cs.NI quant-ph
Experimental entanglement-enhanced work extraction based on a Maxwell's demon
纠缠理论和热力学之间的关系是非常紧密的：量子纠缠的热力学理论，以及热力学热力学定律和纠缠现象学之间严格的形式联系的建立是目前开放的研究领域。在这一探索中，一个有趣的问题体现在从量子信息载体体现的工作介质中提取功的过程中纠缠所扮演的角色。在这项工作中，我们实验解决的问题“是否有任何内在的优势，为工作提取使用的纠缠工作介质？".通过解决工作提取协议的基础上密切联系的麦克斯韦的守护进程的范例的机制，并实施适当设计的多光子光学干涉仪，我们实验证明了这些任务所提供的二分和真正的多分纠缠的内在优势。我们突出了这种测试的独特性，通过比较它们的性能标准测试的多光子状态资源的不可分割性。我们的工作有助于建立光子系统作为信息热力学实验平台的持续努力。
2016-01-25 quant-ph
Coherent control of long-distance steady state entanglement in lossy resonator arrays
我们表明，相干控制的稳态长距离纠缠对腔原子系统之间的阵列中的损耗和驱动耦合谐振腔是可能的。腔掺杂有原子，并且根据实施方式通过波导、其他腔或光纤连接。我们发现，通过调节驱动场之间的相位差，可以相干地控制稳态纠缠。尽管泵是经典场，它也可以高得惊人。对于连接元件可以是光纤的一些实现方式，可以建立长距离稳态量子相关。此外，当它们的直接耦合比它们与第三方的单独耦合小得多时，任何对的纠缠都达到最大。这种效应让人想起了使用经典相干场在其他非耦合原子能级之间建立相干性。我们提出了一种方法来测量这种纠缠，通过分析从阵列发射的光子的相关性，并分析上述结果的系统参数，不同的网络几何形状和可能的实现技术的范围内的值。
2010-08-26 quant-ph
Synchronization of two cavity-coupled qubits measured by entanglement
一些非线性辐射，如超荧光，可以理解为原子之间的合作效应。我们把合作辐射看作是原子间内在同步的一种表现效应，并提出了一种基于多体并发的腔耦合双量子比特系统的时间分辨同步测度.比较的并发度随时间的变化与一个双折射测量，我们发现，量子比特之间的同步功能的时间延迟特性的超荧光脉冲的启动。延迟与量子位建立合作并发射集体辐射的持续时间相一致，之后并发性单调增加到一个稳定的值，而双折射率下降到一个稳定的最小值。此外，同步的建立取决于量子比特-腔耦合强度。非同步性表明，同步只有在耦合进入强区时才有可能，当耦合达到超强时，同步才能维持在一个较高的水平。
2020-02-02 quant-ph
Entanglement Emerges from Dissipation-Structured Quantum Self-Organization
纠缠是多体量子系统的一种整体性质，它伴随着子系统之间非经典关联的建立。大多数纠缠机制可以用相干相互作用哈密顿量来描述，并且纠缠随着时间的推移而发展。换句话说，纠缠的产生有一个时间箭头。耗散结构理论指引着非平衡系统演化的时间箭头。通过将能量耗散到环境中，系统从随机性中建立起秩序。这也被称为自组织。在这里，我们探索了一种新的机制，创造纠缠，利用量子系统中的耗散结构理论的智慧。子系统之间的纠缠可以通过耗散结构的关联出现。这种方法需要一个非平衡的初始状态和合作耗散，这可以在各种波导耦合量子系统中实现。
2021-09-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum Teleportation Between Distant Matter Qubits
量子隐形传态是指量子态在系统之间的忠实传输，它依赖于纠缠的预先建立，在传输过程中只使用经典通信。我们报道了量子信息在相距约1米的原子量子存储器之间的隐形传态。存储在单个被捕获的镱离子（Yb+）中的量子比特被传送到第二个Yb+原子，在一组完整的状态下平均保真度为90%。隐形传态协议是基于通过干涉和检测从每个原子发射并通过光纤引导的光子来实现原子的纠缠。该方案可用于可扩展的量子计算和量子通信。
2009-07-30 quant-ph
Multiplexed ion-ion entanglement over $1.2$ kilometer fibers
Tsinghua University（清华大学）；HYQ Co., Ltd.（海阳量子科技有限公司）
本研究针对长距离量子网络纠缠分发效率低的问题，采用10个时间光子模式多路复用技术，在1.2公里光纤上实现囚禁离子节点间纠缠生成4.59倍加速与95.9±1.5%保真度，为可扩展大规模量子网络提供关键模块。
2025-10-23 quant-ph
Adaptive bandwidth management for entanglement distribution in quantum networks
光栅波分复用是光波通信中最大化频谱效率的有力工具。在新兴的量子网络领域，考虑到通常较低的功率水平、对丢失的较高敏感性以及数字纠错的不适用性，对有效资源供应的需求尤其迫切。在这封信中，我们利用灵活的网格技术，以证明可重构的分布量子纠缠在四个用户的桌面网络。通过自适应分区带宽与一个单一的波长选择开关，我们成功地均衡两方符合率，最初相差两个数量级以上。我们的可扩展方法引入了与用户数量固定的损耗，为在大型量子网络中建立和管理服务质量保证提供了一条实用的途径。
2020-10-20 physics.optics quant-ph
On the Topological Origin of Entanglement in Ising Spin Glasses
在一类低动量的三维自旋模型中，热纠缠和量子纠缠的起源可以追溯到纯粹的拓扑原因。规范原理有助于结果的建立，当它与自旋模型的对偶映射结合使用时，使我们能够将它们重新塑造为格点陈-西蒙斯规范理论。热和量子纠缠的措施表示在威尔逊线，圈，及其推广的期望值。对于连续自旋，已知这些可以产生结和链的拓扑不变量。对于类伊辛模型，它们可以用从有限群上同调得到的三流形的拓扑不变量来表示，即所谓的Dijkgraaf-Witten不变量。
2006-08-16 cond-mat.dis-nn hep-lat hep-th
Continuous entanglement distribution over a transnational 248 km fibre link
纠缠是许多量子应用的基础。其中技术上最成熟的是量子密钥分发，它利用纠缠光子的量子相关性来产生具有可证明不可破解安全性的密钥。在这方面的一个关键挑战是建立连续工作，可靠的长距离纠缠分布。然而，通过卫星的连接不允许无中断运行，到目前为止，部署的光纤实施因损耗、几个小时的工作时间或使用可信节点而被限制在100公里以内。在这里，我们展示了奥地利和斯洛伐克之间持续工作的国际链路，通过部署的248公里电信光纤直接分配偏振纠缠光子对。尽管有79 dB的损耗，我们在110小时的示例性操作时间内测量到9 s $^{-1}$的稳定配对率。我们减轻多对检测与严格的时间滤波，使非本地补偿的色散。全自动的主动偏振稳定使纠缠态的可见性保持在86%，总共82小时，以1.4比特/秒的速率产生403 kbit的量子安全密钥。我们的工作为长距离低维护、超稳定的量子通信铺平了道路，不受云覆盖和一天中的时间的影响，从而向量子互联网迈出了重要的一步。
2022-03-23 quant-ph
Entangled mixed-state datasets generation by quantum machine learning
本文提出一种基于监督量子机器学习和可集中纠缠度量的方法，用于生成多体混合态纠缠-可分分类数据集，并通过基准测试为QML模型选择提供指导。
2025-03-09 quant-ph
Generalized Quantum Repeater Graph States
本文推广具有精细连接性的量子中继器图态，以高概率和有限速率高效建立可利用 ebits，提升丢失容忍量子网络的性能与可扩展性。
2025-05-12 quant-ph
Efficient Quantum Network Communication using Optimized Entanglement-Swapping Trees
针对远程量子节点纠缠对建立延迟高的问题，本文提出以纠缠交换树刻画生成结构，并用动态规划和迭代算法优化选择，仿真显示性能较已有方法提升一个数量级。
2024-04-05 cs.NI quant-ph
Statistical analysis of quantum entangled network generation
我们开发的技术来分析的统计完成时间的非确定性元素在量子纠缠一代，以及它们如何影响的整体性能，衡量的秘密密钥速率。通过考虑马尔可夫链等过程，我们展示了如何获得精确的表达式的概率分布的错误，网络获得的数量，以及分布的纠缠建立时间。我们展示了如何从复杂的分析结果可以用来分析马尔可夫矩阵提取信息的计算复杂度比以前的方法。我们将这些技术应用于因斯布鲁克量子中继协议，并发现，考虑统计波动的影响收紧了3个数量级的秘密密钥速率的界限。我们还使用顺序统计的理论，以获得更严格的界限上的最小量子存储器的寿命，为了安全地进行通信。
2018-08-29 quant-ph
Entanglement Distribution in Satellite-based Dynamic Quantum Networks
针对现有星基纠缠分发研究未考虑卫星时变移动、未支持星间链路纠缠分发的不足，提出含卫星移动与星间链路的系统模型，将动态网络最优纠缠分发问题转化为静态逻辑图问题，设计多项式时间贪心算法及ILP基准算法，验证了模型与算法的优势。
2023-06-15 cs.NI quant-ph
Emergent entanglement structures and self-similarity in quantum spin chains
基于多体量子态中各组分之间的纠缠，提出了一种实验上可实现的多体量子态网络表示。我们通过将其应用于一个典型的自旋链模型，XX模型，并表明它带来了新的现象，说明了这种表示的力量。这些纠缠网络的分析表明，准长程序的逐步建立伴随着单自旋并发分布的对称性，以及网络拓扑结构的不稳定性。此外，我们确定了紧急纠缠结构的存在，空间本地化的社区强制执行的系统的全球对称性，可以通过模型不可知的社区检测算法。网络表示进一步揭示了存在的结构类和循环自相似的状态，我们推测是密切相关的社区结构。我们的研究结果表明，使用复杂网络理论的工具和概念，即使在研究了几十年的模型中，也可以发现，理解和描述新的物理现象。
2020-07-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum key distribution based on mid-infrared and telecom band two-color entanglement source
针对现有星载自由空间QKD受太阳背景噪声限制仅能夜间运行的问题，制备了中红外与通信波段双色偏振纠缠光子源，验证了混合信道QKD原理，理论上可实现超500km自由空间加96km光纤的长距离传输，为全天时全球量子网络奠定基础。
2024-08-14 quant-ph
The thermodynamics of creating correlations: Limitations and optimal protocols
我们在量子尺度上建立了基本资源理论之间的严格联系。关联和纠缠是众多量子信息任务不可或缺的资源。然而，它们的建立是以消耗热力学资源能量为代价的，并且受到初始熵的限制。在这里，能量转换成相关性的最佳转换进行了研究。假设存在一个热浴，我们建立一般的界限任意系统，并构建一个协议饱和。由互信息量化的相关性的量最多可以随着可用能量线性地增加，并且我们确定线性状态在哪里崩溃。我们进一步考虑真正的量子关联的产生，重点是我们宇宙的基本组成部分：费米子和玻色子。对于费米子模式，我们找到了最佳的纠缠协议。对于玻色子模式，我们表明，虽然高斯操作可以优于在创建纠缠，它们的性能是最佳的高能量。
2015-03-11 quant-ph
Emergence of a Macroscopic Cat State and Multi-Channel Entanglement in a Frustrated Cluster Spin Chain
Universidad de Valencia-CSIC（瓦伦西亚大学-西班牙科学技术委员会）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；Universidad CEU Cardenal Herrera（CEU卡迪纳尔埃雷拉大学）；IUMPA - Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学纯数学与应用数学研究所）；Queensland Quantum and Advanced Technologies Research Institute, Griffith University（格里菲斯大学昆士兰量子与先进技术研究院）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）
本文研究结合团簇伊辛与各向异性次近邻伊辛模型的一维阻挫自旋链，证实其存在一级量子相变，铁磁相含宏观猫态，非公度相有四通道纠缠，还探讨了该系统在量子计量学中的应用价值与实验可行性。
2026-07-31 quant-ph
Quantum Fusion of Independent Networks Based on Multi-user Entanglement Swapping
针对独立量子网络难以互连的问题，本文提出基于多用户纠缠交换的量子融合方法，实验上将两个10用户网络合并为18用户全连接网络，为大规模城际量子通信网络构建提供基础。
2023-12-06 physics.optics quant-ph
Quantum communication without the necessity of quantum memories
众所周知，量子物理学允许以全新的方式创建，操纵和存储信息。量子通信--传输量子信息的能力--是任何量子互联网所必需的基本要素。量子通信的核心通常需要在远程位置之间形成纠缠链路。这些链路的性能受到这些位置之间的经典信令时间的限制-需要长寿命的量子存储器。在这里，我们提出了一个通信网络的设计，既不需要建立远程位置之间的纠缠，也不需要使用长寿命的量子存储器。量子数据可以沿着网络传输的速率仅受执行有效本地门操作所需的时间限制。因此，我们的方案可能提供比以前认为可能的更高的通信速率。
2013-06-18 quant-ph
Pre-Distribution of Entanglements in Quantum Networks
量子网络通信具有挑战性，因为量子机制中的不可克隆定理使得许多经典技术无法适用。对于长距离通信，唯一可行的方法是量子态的隐形传态，这需要量子比特的纠缠对（EP）的先验分布。由于底层物理过程成功的可能性很低，因此跨远程节点建立EP可能会导致显著的延迟。为了减少EP生成等待时间，先前的工作已经着眼于选择有效的纠缠路由路径以及同时使用多个这样的路径来生成EP。在本文中，我们提出并研究了一种补充技术，以减少EP生成延迟-预先分配EP在某些（预定）对网络节点，这些预先分配的EP，然后可以用来生成EP的请求对，当需要时，具有较低的生成延迟。对于这样的预分布的方法是最有效的，我们需要解决的优化问题，选择节点对的EP应预分布，以尽量减少预期的EP请求的生成延迟，在给定的成本约束下。在本文中，我们适当地制定上述优化问题，并设计了两个有效的算法，其中之一是一个贪婪的方法的基础上的近似算法的特殊情况。通过广泛的评估NetSquid模拟器，我们证明了我们的方法和开发的技术的有效性，我们表明，我们开发的算法优于天真的方法高达一个数量级。
2022-05-09 cs.NI quant-ph
Entangling metropolitan-distance separated quantum memories
本文报告了在市区内直接物理相隔12.5 km的两个原子量子存储器间建立远程纠缠，利用频率转换实现20.5 km光纤低损耗传输，最终验证存储器间纠缠保真度达90%，为实际量子网络应用铺路。
2022-01-28 physics.optics quant-ph
Computational Cryptography from Pseudoentanglement
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；INESC-ID, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（葡萄牙里斯本大学高等技术学院INESC-ID）
该研究通过EFI对建立伪纠缠与计算密码学最小假设之间的联系，证明特定操作性定义下伪纠缠的存在等价于EFI对的存在，为密码学提供新视角并搭建两领域桥梁。
2026-09-25 cs.CR quant-ph
Demonstration of quantum error detection in a silicon quantum processor
本文在含四核自旋量子比特与一电子辅助量子比特的施主硅处理器上，利用稳定子电路实现任意单量子比特错误检测，并通过PFU恢复Bell态纠缠、识别强偏置噪声。
2025-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum interference between photons from an atomic ensemble and a remote atomic ion
量子信息分发的进展可能需要在混合量子网络中共享纠缠。许多纠缠协议需要在网络的各个节点之间产生不可区分的光子。这在混合环境中是具有挑战性的，因为在不同系统中产生的单光子的光谱和时间特性通常存在很大差异。在这里，我们第一次展示了由单个原子离子和原子系综产生的光子之间的量子干涉，它们位于不同的建筑物中，并通过光纤连接。囚禁离子是量子计算和模拟的主要候选者，具有良好的物质到光子的转换。中性原子系综中的里德伯激发作为光子量子比特的存储和操作的界面具有很好的效率。我们对这两个不同系统产生的光子之间的高可见度干涉的测量是建立混合量子网络的重要组成部分。
2019-07-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A building block of quantum repeaters for scalable quantum networks
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）；School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理学院）；Shanghai Research Center for Quantum Science（上海量子科学研究与创新中心）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics（中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究提出长寿命囚禁离子记忆和高效电信接口，实现10公里内稳定纠缠，推动量子重复器发展，拓展量子网络距离。
2026-02-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photonic graph state generation from quantum dots and color centers for quantum communications
光子的高度纠缠图形态在通用量子计算和量子通信中有应用。在后一种情况下，它们被认为是在量子中继器网络中建立长距离纠缠的关键因素。最近，给出了一种从量子发射体产生重复图态的一般确定性方法。然而，仍然需要一个详细的协议，从现实的系统中产生这样的状态，以指导实验。在这里，我们提供了这样的明确的协议，用于从两种类型的量子发射器生成重复图状态：金刚石中的NV中心和自组装量子点。我们设计的一个关键元素是在发射极和核自旋之间的一个有效的受控Z门，用作辅助量子位。此外，描述了用于使用交换耦合量子点对来产生中继器图形状态的快速协议。我们的重点是在近期的实验可行的现有的实验能力。
2018-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Distributed Switching Protocol for Quantum Networks
Keio University（庆应义塾大学）
本文提出一种分布式切换协议，用于无缓冲多端量子网络，通过共享BAS实现端节点间链接，通过分布式资源分配提升网络性能。
2026-05-08 quant-ph
Routing protocol for wireless quantum multi-hop Mesh backbone network based on partially entangled GHZ state
量子多跳隐形传态是量子通信领域的重要研究内容。在这项研究中，我们提出了一个量子多跳通信模型和量子路由协议与多跳隐形传态的无线网状骨干网络。在分析量子多跳协议的基础上，选择部分纠缠的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态作为该协议的量子信道。量子和经典的无线信道存在于两个相邻的节点之间的路线。利用该路由协议，量子信息可以从源节点逐跳传输到目的节点。基于部分纠缠GHZ态的多跳隐形传态，以最少的跳数建立了一条量子路由。我们的路由协议与经典路由协议的不同之处在于，在前者中，用于发现量子路由和建立量子信道纠缠的过程同时发生。每一跳的Bell状态测量结果被捎带到量子路由发现信息。该方法减少了数据包的总数和空中接口延迟的幅度。推导了在源和目的地之间建立量子信道的过程。对无线网状骨干网中量子多跳隐形传态的最终成功概率进行了仿真分析。我们的研究表明，通过部分纠缠GHZ态在无线网状骨干网中实现量子多跳隐形传态是可行的。
2016-09-08 quant-ph
