On the QKD relaying models
研究了量子密钥分发（QKD）中继模型。首先，我们提出了一种新的准可信QKD中继模型。准可信中继被定义为：（i）足够诚实以正确地遵循给定的多方有限时间通信协议;（ii）然而，处于窃听者的监视之下。我们开发了一个简单的三方准可信模型，称为量子准可信桥（QQTB）模型，表明我们可以安全地扩展到两倍的基于单光子的QKD方案的有限范围。我们还开发了量子准可信中继（QQTR）模型，以表明我们可以安全地分发QKD密钥在任意长的距离。QQTR模型需要EPR对源，但不使用纠缠交换和纠缠纯化方案。其次，我们表明，我们的准可信模型可以改进，成为不可信的模型，即使攻击者完全控制一些中继节点的安全性不受影响。我们称我们的两个改进模型量子不可信桥（QUB）和量子不可信中继（QUR）的。QUB模型适用于单光子，并允许安全地扩展到有限QKD范围的两倍。QUR模型适用于纠缠光子，但不使用纠缠交换和纠缠纯化操作。该模型允许在任意长距离上安全地传输共享密钥，而不会显著降低原始QKD方案的密钥速率。
2008-03-26 quant-ph
Cascaded quantum time transfer breaking the no-cloning barrier with entanglement relay architecture
针对量子双向时间传递受不可克隆定理限制的距离瓶颈，提出带纠缠中继的级联架构，经理论与200公里三站实验验证，可在长距离下保持亚皮秒级时间稳定度，为长距量子授时网络提供基础。
2025-06-15 physics.optics quant-ph
1GHz clocked distribution of electrically generated entangled photon pairs
量子网络是实现分布式量子计算和量子通信的基础。纠缠光子是一种关键资源，其应用包括量子密钥分发、量子中继和量子中继器。集成在量子网络中的所有组件都必须同步，因此符合一定的时钟频率。在量子密钥分发这一最为成熟的技术中，时钟速率已经达到并超过了1GHz。在这里，我们展示了第一个电脉冲亚泊松纠缠光子源与现有的光纤网络在这个时钟速率下运行兼容。纠缠LED基于InAs/InP量子点在主电信窗口发射，每个发射周期的多光子概率小于10%，最大纠缠保真度为89%。我们使用这个设备来演示GHz时钟的纠缠量子比特分布在一个安装的光纤网络之间的两个点4.6公里。
2021-11-02 quant-ph
Bell inequality violation by entangled single photon states generated from a laser, a LED or a Halogen lamp
在单粒子或粒子内纠缠中，单个粒子的两个自由度，例如，一个光子的动量和偏振是纠缠的。单粒子纠缠（SPE）提供了一个非经典关联的来源，可以在量子通信协议和基于Kochen-Specker定理的非上下文性实验测试中利用。此外，SPE在退相干现象下是鲁棒的。在这里，我们表明，单光子的单粒子纠缠态可以从衰减的光源，甚至经典的。为了实验证明纠缠，我们进行了贝尔测试，观察违反Clauser，Horne，Shimony和Holt（CHSH）不等式。一方面，我们表明，这种纠缠甚至可以在经典光束中实现，只要在纠缠中涉及的自由度之间保持一阶相干性。另一方面，我们证明，过滤和衰减的光源提供了一个独立的SPE光子，从统计的角度来看，是无法区分的单光子源所产生的通量。这具有重要的后果，因为它表明廉价，紧凑和低功率的纠缠光子源可以用于一系列量子技术应用。
2020-11-06 physics.optics quant-ph
A quantum relay chip based on telecommunication integrated optics technology
我们研究了一种基于锂离子的集成光路，用于在电信波长上实现单向量子通信的量子中继方案。这种先进的量子线路首次融合了实现所需的片上单量子比特隐形传态所需的光学-光学和电光非线性功能。一方面，利用自发参量下转换产生纠缠光子对。另一方面，我们利用两个光子路由器，组成的电光可控耦合器，分离成对的光子，并执行贝尔态测量，分别。在验证了经典机制中的所有功能之后，我们进行了Hong-Ou-Mandel（HOM）实验来模拟单向量子通信链路。这种量子效应，被视为实现隐形传态的先决条件，已经在其中一个路由器上获得，当芯片耦合到外部单光子源时。双光子干涉图案显示出80%的净可见度，这验证了电信光子携带的量子比特的“量子中继电路”的原理证明。在优化损耗的情况下，这种芯片可以将单向量子密钥分发链路的最大可实现距离增加1.8倍。我们的方法和结果强调了集成光学在锂离子电池上的高潜力，作为未来可重构量子信息操纵的关键技术。
2012-01-09 quant-ph
Secure Quantum Relay Networks Using Distributed Entanglement without Classical Authentication
针对当前量子通信协议依赖经典认证易受攻击的问题，本研究提出一种利用预分布纠缠图和非经典关联辅助解码的安全量子中继网络框架，无需经典认证即可实现消息独家检索，保证量子前向 secrecy 和端到端来源完整性。
2025-07-07 physics.optics quant-ph
Quantum entanglement degrees amplifier
纠缠态的量子纠缠度随着传输距离的增加而变小，如何保持纠缠态的纯净性是量子通信中的难题。本文利用一维光子晶体设计了一种新型的纠缠度放大器，类似于经典电磁通信中的中继站。我们发现，当双光子和三光子纠缠态通过光子晶体时，它们的纠缠度可以被放大，从而使纠缠态可以远距离传播，真正实现量子通信。
2015-09-29 physics.optics quant-ph
Biphoton interference with a quantum dot entangled light source
我们证明了光干涉超出了光子波长的限制，使用'触发'纠缠光子对从半导体量子点。纠缠双光子态的干涉条纹的周期性只有单光子的一半，远小于泵浦光的周期性。高条纹可见度表明双光子干涉比两个连续单光子干涉对退相干不太敏感。结果表明，量子干涉测量可能使用半导体LED类设备。
2008-03-27 quant-ph
CV-QKD with Gaussian and non-Gaussian Entangled States over Satellite-based Channels
在这项工作中，我们研究了连续变量（CV）纠缠态的有效性，通过高损耗的大气信道传输，作为一种可行的量子密钥分发（QKD）地面站和低地球轨道（LEO）卫星之间的手段。特别是，我们调查的高斯CV状态相比，非高斯状态所发挥的作用。我们发现，光束漂移引起的大气损耗导致QKD的性能水平，在一般情况下，与固定衰减信道中发现的那些完全不同。例如，可以发现在光纤中没有QKD在某个固定损耗下是可行的但在衰落信道中在相同平均损耗下是可行的情况。我们还发现，在某些情况下，高斯态和非高斯态的QKD相对性能在大气信道中可以是固定衰减信道中发现的相反。这些发现表明，大气信道的性质对QKD性能有很大的影响。我们的研究结果应该被证明对使用LEO卫星作为通信中继的新兴全球量子通信有用。
2016-05-06 quant-ph
On the viability of Transatlantic Quantum Entanglement Distribution using Combined Satellite and Stratospheric Relay Nodes
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
研究利用低轨卫星与平流层高海拔平台（HAP）上的被动光学中继，在6500公里地面距离上实现跨大西洋量子纠缠分布，混合架构可提供最高纠缠分布速率，年安全密钥量约5×10^6比特。
2026-06-08 quant-ph
Quantum Teleportation with Entangled States given by Beam Splittings
严格讨论了由光束分裂产生相干纠缠态的量子隐形传态。分束的数学方案已被用来研究量子通信和量子随机。我们讨论了在以下两种情况下利用相干态的量子隐形传态过程：（1）从相干态中删除真空部分，其补偿提供了一个从Alice到Bob的完美的量子隐形传态。(2)使用完全真实的（物理）相干态，它给出了一个非完美的隐形传态，但表明当相干矢量的平均能量（密度）达到无穷大时，它是精确的。
1999-12-17 quant-ph
Efficient evaluation of quantum observables using entangled measurements
云量子计算的出现，带动了量子算法的快速发展。特别是，有必要研究变分量子经典混合算法，这是可执行的噪声中间尺度量子（NISQ）计算机。在NISQ计算机的变分量子-经典混合算法中，观测值的计算经常出现。通过加速对可观测量的评估，有可能实现更快的算法并节省量子计算机的资源。传统的方法是将可分离测量的可观测量进行纠缠，最近几个研究小组也提出了纠缠测量的分组方法。在本文中，我们表明，纠缠测量提高了效率的评估的观测量，理论和实验考虑到协方差效应，这可能会影响质量的评估的观测量。我们还建议使用一部分纠缠测量进行分组，以保持额外门的深度不变。我们提出的方法有望与其他相关研究结合使用。我们希望纠缠测量将成为至关重要的资源，不仅对联合测量，而且对量子信息处理。
2019-12-24 quant-ph
Entanglement swapping across a five-node relay in a multiplexed quantum-classical network
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology（加州理工学院物理、数学与天文学部）；Alliance for Quantum Technologies (AQT), California Institute of Technology（加州理工学院量子技术联盟）；Department of Physics, Universidad Técnica Federico Santa María（智利弗雷德里科·圣塔玛丽亚理工大学物理系）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
本研究首次在同一光纤上实现纠缠交换与经典通信共存，通过五节点中继和40公里光纤传输10-Gbps数据，为量子与经典网络融合部署提供路线图。
2026-09-25 quant-ph
Building a global quantum internet using a satellite constellation with inter-satellite links
提出通过带星间激光链路的近地轨道卫星星座及无源光学下行链路构建全球量子互联网，可在美欧亚间实现数MHz纠缠分发并降低对量子存储器与中继器的依赖。
2025-05-12 quant-ph
Entangled Photon-Pair Sources based on three-wave mixing in bulk crystals
纠缠光子对是从量子密钥分发到量子隐形传态等量子通信协议中的关键资源。目前用于产生光子对的主要技术是通过体非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）。量子网络的日益突出导致人们对可部署的高性能纠缠光子对源的兴趣日益浓厚。本文综述了基于体光学器件的连续波泵浦SPDC光源的发展现状，并讨论了在构建部署时的一些主要考虑因素。
2021-05-05 physics.optics quant-ph
Recycling nonlocality in a quantum network
最近发现纠缠量子比特对的非定域性可以被回收用于几个贝尔实验。在这里，我们超越了标准的贝尔场景，并研究了量子网络中非本地资源的回收利用。我们实现了一个光子量子三分支星形网络，其中三个纠缠对源独立地连接三个外部方与一个中心节点。测量完成后，各外部方分别将其系统中继给独立的二次测量方。我们的实验表明，外部各方可以执行unsharp测量，是强大到足以违反网络贝尔不等式与中央党，但足够弱，以保持足够的纠缠在网络中，让三个次要的缔约方做同样的。此外，违反足够强，以排除任何基于网络中发射的EPR对的标准投影测量的模型。我们的实验将量子资源的再利用与网络中的Bell非定域性结合起来。
2022-02-10 quant-ph
Distribution of Telecom Entangled Photons through a 7.7 km Antiresonant Hollow-Core Fiber
本研究首次通过7.7 km反谐振空芯光纤在1550 nm波段实现纠缠光子分发，验证其适用于长距离量子通信，且其低延迟、低色散特性可提升时间片量子密钥分发的安全密钥率。
2024-06-21 quant-ph
Semiconductor quantum dots as an ideal source of polarization entangled photon pairs on-demand: a review
自从第一次发表关于纠缠量子态的论文以来，已经过去了80多年。在这段时间里，怪异的相互作用量子态的概念成为一个新兴的科学领域。在各种实验证明了这种非经典态的存在之后，人们提出了在量子信息科学和技术中利用纠缠的有远见的想法。这些新颖的概念还没有走出实验阶段，主要是因为缺乏合适的、确定性的纠缠量子态源。在众多研究中的系统中，半导体量子点是特别有吸引力的按需单偏振纠缠光子对的发射器。虽然，最初认为量子点必须表现出与固态中存在的许多退相干效应相关的有限程度的纠缠。最近的研究否定了纠缠退化效应不可避免的前提。我们回顾了导致这些重要发现的相关实验，并讨论了预期的量子技术所面临的挑战。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heterogeneous teleportation with laser and quantum light sources
量子信息技术将利用量子密码术和量子计算的复杂科学和工程模拟来改变关键的网络安全。量子计算机节点可以基于各种系统，诸如线性光学器件、离子或固态架构，诸如金刚石中的NV中心、半导体量子点或硅中的自旋。在安全的量子网络中，将任何这些平台与光子量子比特接口都需要量子隐形传态协议来传输信息，并且已经证明了其中一些系统的物质-光隐形传态。然而，尽管可以想象输入光子来自与提供纠缠源不同的源，但到目前为止，使用线性光学的隐形传态的每个演示都使用相同或相同的输入和纠缠光子源，通常伴随着第四个先驱光子。在这里，我们表明，光子从根本上不同的来源，可用于光学量子隐形传态协议。输入光子由激光器产生，并使用由纠缠发光二极管（ELED）电产生的偏振纠缠光子对进行远距传送。这些光源的带宽相差1000倍，光子统计不同，不需要精确简并-但我们仍然观察到0.77的隐形传态保真度，超过量子极限10个标准差。这是向实际应用的重大飞跃，例如使用量子中继器和中继器扩展现有QKD系统的范围，这些系统通常使用弱相干激光脉冲进行量子信息传输。ELED的使用提供了电气控制的实际优势，并且如我们所示，消除了激光输入场的多光子特性，从而消除了量子光学电路中使用的误差。
2013-07-11 quant-ph
Quantum teleportation over the Swisscom telecommunication network
我们利用瑞士电信公司的电信网络，在量子中继结构下进行了量子隐形传态实验。在这个实验中，贝尔状态测量发生在纠缠已经被分发之后，在一个点上，数据被传送的光子已经很远了，并且纠缠的量子比特是从与传送的量子比特不同的晶体和激光脉冲中产生的光子。一个原始的保真度为0.93+/-0.04已经实现了使用一个预示单光子源。
2006-05-03 quant-ph
Violation of local realism with spatially multimode parametric down-conversion pumped by spatially incoherent light
University of Ottawa（渥太华大学）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究通过非相干光源泵浦的多模SPDC生成纠缠光子，实现了超过2的CHSH不等式违反，表明相干泵浦并非必需，为量子技术提供新可能。
2025-11-14 physics.optics quant-ph
Certification of entangled quantum states and quantum measurements in Hilbert spaces of arbitrary dimension
$-th$在20世纪初的量子理论的出现改变了我们对微观世界的看法，并导致了诸如量子隐形传态、量子随机数产生和量子计算等应用，仅举几例，这些应用在经典系统中永远无法实现。最近引起相当大关注的一个这样的应用是复合量子系统的设备无关（DI）认证。它背后的基本思想是将给定的设备视为一个黑盒子，给定一些输入会生成一个输出，然后通过只研究该设备生成的统计数据来验证它是否按预期工作。这些认证方案的新颖之处在于，在最小的物理动机良好的假设下，例如使用量子理论描述设备，可以几乎完全验证设备（直到某些等效性）。这些认证方案中的大多数所需的资源是量子非定域性。在这篇论文中，我们构造了在任意维的希尔伯特空间中与设备无关地证明量子态和量子测量的方案，以及可以从任意维的任何量子系统中提取的最佳随机量。
2023-02-02 quant-ph
Making Sense of Bell's Theorem and Quantum Nonlocality
贝尔定理自1964年的论文以来一直吸引着物理学家和哲学家，这篇论文是为了回应爱因斯坦，波多尔斯基和罗森1935年的论文而写的。贝尔定理和它的许多扩展导致了量子力学和推论自然本身是非定域的，在这个意义上，一个观察者在一个位置对一个系统的测量对一个遥远的“纠缠”系统（一个原始系统先前已经相互作用的系统）有直接的影响。爱因斯坦对这种“幽灵般的超距作用“感到厌恶，并怀疑量子力学是否能提供对物理现实的完整描述。在本文中，我认为量子力学并不需要任何形式的超距超距作用，但质疑量子力学能够提供对物理实在的完整描述的假设是完全合理的。纠缠量子态的魔力与纠缠无关，而与叠加有关，叠加是所有量子系统的一个属性，也是量子力学的一个基本原则。
2017-03-31 physics.hist-ph quant-ph
Random private quantum states
本研究从随机性视角探讨私有量子态的纠缠性质，发现其虽含一比特密钥却难以与可分态区分且可重复密钥极低，并开发了局部受限测量相关的新算子序、范数界限与连续性界限等工具。
2020-06-20 quant-ph
Classical light vs. nonclassical light: Characterizations and interesting applications
我们简要回顾了塑造现代光学的思想，并导致了从光谱学到天体物理学，从路灯到量子通信的各种光的应用。本文主要介绍经典光和非经典光的现代应用。特别关注了辐射场的压缩态、反聚束态和纠缠态的应用。讨论了Fock态（特别是单光子态）在量子通信领域中的应用。
2017-05-01 quant-ph
Chip-to-chip photonic quantum teleportation over optical fibers of 12.3km
本研究在星型拓扑量子网络中，利用单芯片上集成的三个量子光子电路，通过优化干涉仪和主动反馈系统，实现了12.3公里光纤上的芯片间光子量子隐形传态，展示了芯片集成的潜力。
2024-12-14 quant-ph
The Multiple-Access Channel with Entangled Transmitters
本文研究发射器预共享纠缠的经典多接入信道，给出一般容量区域内外界，并证明纠缠下平均错误与最大错误容量区域重合，且可通过超密编码使会商速率加倍。
2024-12-10 cs.IT math.IT quant-ph
Advantage of Entangled Learning Rules in Quantum Measurement Class Learning
University at Albany, State University of New York（纽约州立大学奥尔巴尼分校）；AI Plus Institute（人工智能增强研究所）
本文研究量子测量PAC学习中，纠缠测量学习规则相比单副本规则的优势，证明其最多享有多项式样本复杂度优势，并构造了单副本规则渐近次优的场景。
2026-10-07 cs.LG quant-ph
Transformations in quantum networks via local operations assisted by finitely many rounds of classical communication
本研究针对基于最大纠缠双量子比特态的量子网络，探究有限轮LOCC下的态变换，推导网络对称性，揭示含环网络的态可达性特性，给出环网络不可达态判定方法及单测量确定性协议的可达态刻画，并提出首个需三轮经典通信的全纠缠态LOCC变换实例。
2024-03-10 quant-ph
Quantum Broadcast Channels with Cooperating Decoders: An Information-Theoretic Perspective on Quantum Repeaters
被认为是量子广播信道与接收器之间的合作。第一种合作形式是经典会议，其中接收方1可以向接收方2发送经典消息。另一种合作设置涉及量子会议，其中接收器1可以将量子状态传送到接收器2。当接收器1不需要恢复信息并且其唯一目的是帮助传输到接收器2时，模型简化为量子原始中继信道。量子会议设置与量子中继器密切相关，因为发送方、接收方1和接收方2可以分别被视为发送方、中继器和目的地接收方。我们开发的下限和上限的容量区域在每个设置。特别是，割集上界和解码转发下界的原始中继信道推导。此外，我们提出了一个纠缠形成的下限，其中一个虚拟的通道模拟通过会议链路。最后，我们表明，相对于纠缠编码器的多址接入信道，解码器之间的纠缠不增加经典的广播双通信速率。
2021-06-16 cs.IT math-ph math.IT
Probing the curvature of the cosmos from quantum entanglement due to gravity
该研究将引力介导纠缠的思路推广至膨胀宇宙场景，发现背景时空曲率会在两个基态大质量振子的引力纠缠分布中留下印记，提出通过宇宙学观测探测该纠缠可成为测量宇宙局部膨胀率的新途径。
2023-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum simulation of quantum field theory using continuous variables
在过去的几年里，在使用连续变量的量子计算领域取得了很大的进展。这包括产生极大的纠缠簇态（实际上有10，000个模式）以及容错架构。这导致连续变量量子计算确实可以被认为是通用量子计算的可行替代方案。考虑到这一点，我们提出了一种用于连续变量量子计算机的新算法，该算法比最著名的经典方法具有指数级加速。具体而言，这涉及到有效地计算标量玻色子量子场论中的散射振幅，这是一个被认为很难使用经典计算机的问题。在此基础上，我们给出了一个实验性的实现基于集群状态，是可行的，与今天的技术。
2015-03-27 quant-ph
Entanglement distribution via satellite: an evaluation of competing protocols assuming realistic free-space optical channels
Centre for Quantum Computation and Communication Technology, School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院量子计算与通信技术中心）
本文评估了基于卫星的纠缠分发协议，在现实自由空间光学信道条件下，比较了不同网络拓扑和方案的性能，发现三卫星网络中分布式NLA方案最优，地面-卫星-地面网络中通过中央卫星分发DV资源最优。
2026-02-01 quant-ph
How to share Multipartite Entanglement in a Real-World Linear Network Connecting Two Metropoles
本文基于连接柏林和法兰克福的 Q-net-Q 真实线性高损耗网络，研究仅用二方纠缠源时借助量子存储器生成高保真多方纠缠，并评估其对会议密钥协商和量子秘密共享的增益。
2025-07-23 quant-ph
Free-Space distribution of entanglement and single photons over 144 km
量子纠缠是量子物理学的本质，激发了关于自然原理的基本问题。它也是量子密码学、量子隐形传态和量子计算等新兴量子信息处理技术的基础。贝尔的发现，即在纠缠量子系统上测量的相关性与局部现实图像不一致，导致了一系列实验证实了量子预测。然而，量子纠缠是否能像量子理论预测的那样在全球距离下生存，仍然是实验上未确定的。在这里，我们报告违反Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式测量的两个观察员之间的144公里的加那利群岛的拉帕尔马和特内里费岛通过光学自由空间链路使用光学地面站（OGS）的欧洲航天局（欧空局）。此外，我们使用的纠缠对产生的量子密钥的实验条件和约束特性的空间到地面的实验。我们实验中的距离超过了以前所有自由空间实验的一个数量级以上，并利用了地基自由空间通信的限制;只有使用空中或天基平台才能达到更长的距离。由此实现的范围证明了量子通信在太空中的可行性，涉及卫星或国际空间站（ISS）。
2006-07-27 quant-ph
Fractal, logarithmic and volume-law entangled non-thermal steady states via spacetime duality
多体量子动力学向非幺正域的扩展带来了一系列令人兴奋的发展，包括新的非平衡纠缠相和相变。我们展示了如何在空间和时间之间的对偶变换，以及酉性和非酉性的另一方面，可以用来实现非酉动力学的稳态阶段，表现出丰富多样的行为，在他们的纠缠缩放与子系统的大小-从对数到广泛的\emph{fractal}。我们展示了这些结果在非酉电路（这是“时空对偶”的酉电路）与相应的酉电路中的时间纠缠的增长，以及它们如何不同，通过一个精确的映射到一个问题的酉演化与边界退相干，其中信息得到“辐射”从系统的一个边缘。在混沌幺正电路的时空纠缠中，这种映射使我们能够发现一个非热体积律的纠缠相位，并对熵进行对数校正，这与其他已知的例子不同。最值得注意的是，我们还发现了新的稳态相位与\emph{fractal}纠缠缩放，$S(\ell) \sim \ell^α$与可调$0 < α< 1$的子系统的大小$\ell$在一维。这些分形纠缠态为多体量子态家族增加了一个定性的新条目，这些多体量子态被研究为能量本征态或动力学稳态，其熵几乎总是显示面积律、体积律或对数标度。我们还提出了一个实验方案，通过类空和类时切片的量子线路之间的“隐形传态”，只有非常有限的量的后选择，准备这些新的稳态。
2022-04-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
A quantum network of clocks
精确的原子钟的发展带来了许多科学和技术的进步，在现代社会中发挥着越来越重要的作用。共享的定时信息构成了定位和导航的关键资源，在全球定位系统（GPS）等应用中，定时准确度与精度之间存在直接对应关系。通过结合精密计量学和量子网络，我们在这里提出了一个量子，合作协议的操作网络组成的地理上遥远的光学原子钟。使用非局域纠缠态，我们证明了全球网络资源的最佳利用，并表明，这样的网络可以操作的基本限制附近的量子理论产生一个超精确的时钟信号。此外，网络的内部结构与量子通信的基本技术相结合，保证了内部和外部威胁的安全性。实现这样一个全球量子时钟网络可以允许构建一个具有前所未有的稳定性和准确性的实时单一国际时标（世界时钟）。
2013-10-22 quant-ph
Advances in High Dimensional Quantum Entanglement
自从上个世纪被发现以来，量子纠缠已经挑战了我们最珍视的一些经典观点，比如局域性和实在性。今天，第二次量子革命正在全面展开，并有望彻底改变计算，通信，计量和成像等领域。在这里，我们回顾了概念和实验的进展，复杂的纠缠系统涉及许多多级量子粒子。我们提供了一个概述的最新技术发展的生成和操纵的高维纠缠光子系统编码在各种离散的自由度，如路径，横向空间模式或时间/频率箱。这一概述应有助于将用于生成和操纵的各种物理原理从一个自由度转移到另一个自由度，从而激发新的技术发展。我们还展示了纯粹的学术问题和好奇心如何导致新的技术应用。在这里，基础研究为未来的技术提供了必要的知识，例如未来的量子互联网或存储在量子系统中的所有信息的量子隐形传态。最后，我们讨论了高维纠缠研究中的一些重要问题，并对未来的发展作了简要的展望。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Scientific Spirit of Chien-Shiung Wu: From Quantum Entanglement to Parity Nonconservation
本文回顾吴健雄在量子纠缠与宇称不守恒实验中的科学精神，强调其实验的精确性与准确性对20世纪物理学的重大贡献。
2025-04-23 hep-ex hep-ph hep-th
Teleportation of entanglement over 143 km
作为不可克隆定理的直接结果，经典通信中的确定性放大对于量子态是不可能的。这就要求在未来的全球量子网络中采用更先进的技术，例如云量子计算。一个独特的解决方案是纠缠态的隐形传态，即纠缠交换，代表中心资源在遥远的节点之间中继纠缠。与纠缠纯化和量子存储器一起，它构成了所谓的量子中继器。由于上述构建模块仅在实验室设置中单独演示，因此所需技术在现实世界场景中的适用性仍有待证明。在这里，我们提出了一个自由空间的纠缠交换实验之间的加那利群岛的拉帕尔马和特内里费岛，验证了量子纠缠的存在下，两个先前独立的光子之间相隔143公里。我们得到了纠缠见证算子的期望值，超过经典极限6个标准差。通过连续产生两个所需的光子对和空间分离的相关测量事件，我们还表明了交换协议的可行性，在一个长距离的情况下，节点的独立性是高度要求。由于我们的研究结果已经允许有效地实现纠缠纯化，我们预计我们的试验奠定了基础，一个完全成熟的量子中继器在一个现实的高损耗，甚至动荡的量子信道。
2015-02-06 physics.optics quant-ph
Entanglement Rate Optimization in Heterogeneous Quantum Communication Networks
量子通信网络正在成为一种有前途的技术，可能构成6G时代及以后未来通信网络的关键组成部分。这些网络具有并行性的固有特征，使它们能够提高通信系统的容量并增强其安全性。最近的进展导致了使用真正的量子硬件部署小型和大型量子通信网络。在量子网络中，纠缠是允许不同节点之间进行数据传输的关键资源。然而，为了获得纠缠的好处并实现有效的量子通信，必须优化生成的纠缠对的数量。事实上，如果纠缠产生率没有得到优化，那么这些宝贵的资源中的一些将被丢弃和丢失。本文研究了量子存储器中纠缠产生率及其分布的优化问题。特别地，考虑了用户具有异构距离和应用的量子网络。这个问题被提出作为一个混合整数非线性规划优化问题，其目标是通过以最大化用户满意度的方式分配量子纠缠对来有效地利用可用的量子存储器。内点优化方法被用来解决优化问题，并进行了大量的仿真，以评估所提出的系统的有效性。仿真结果显示了高效量子网络的关键设计考虑，以及不同的网络参数对网络性能的影响。
2021-05-30 cs.IT cs.NI math.IT
Probing tripartite entanglement and coherence dynamics in pure and mixed independent classical environments
量子信息处理利用了非局部功能，这导致了量子力学协议成功部署的重大突破。在这方面，我们解决了三个非相互作用的量子比特的纠缠和相干的动力学最初准备作为最大纠缠GHZ类态耦合独立的经典环境。两种不同的高斯噪声在纯噪声和混合噪声的情况下，即，纯幂律噪声，纯分数高斯噪声，幂律噪声最大化和分数高斯噪声最大化的情况下，假设来表征环境。随着时间依赖的纠缠证人，纯度和退相干措施的帮助下，在整个参数范围内，我们表明，目前的混合噪声的情况下是更有害的比纯的纠缠和相干被发现是短暂的。特别是幂律噪声相位，似乎更灵活，可用于长期保存效果。相比之下，我们发现，在纯噪声和混合噪声的情况下，纠缠和相干性以相对较高的速率退化，没有最终的解决方案，以避免有害的退相效应的分数高斯噪声。在独立的经典环境中，无论是在长时间还是短时间的相互作用下，三量子比特态都可以在纯高斯噪声和混合高斯噪声的驱动下退纠缠和退相干。此外，由于纠缠再生现象的缺乏，系统与环境之间没有信息交换。因此，三量子比特类GHZ态被认为是一个很好的资源，足够长的量子关联，相干性，和量子信息保存在经典的独立通道驱动的纯幂律噪声与极低的参数值。
2021-07-23 quant-ph
Strong laser physics, non-classical light states and quantum information science
本文综述强激光物理与量子光学、量子信息科学的交叉进展，介绍强激光—物质相互作用的完全量子化描述及非经典光态、纠缠态产生方法，并展望非经典光工程及其在超快与量子信息领域的应用。
2023-02-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Realism and causality I: Pilot wave and retrocausal models as possible facilitators
在经典物理学的所有基本原理中，实在论可以说是在寻求对量子力学更好的解释时最后一个被放弃的。我们研究德布罗意-玻姆导频波理论作为一个很好的发展的现实理论的例子。我们提出了三个挑战，一个天真的阅读导频波理论，每一个基于一个系统的几个纠缠粒子。粗粒化的导频波理论到一个离散系统的帮助下，我们展示了如何可以回答这些挑战。然而，这是有代价的。在对单个系统的描述中，粒子似乎像粒子一样从波函数的空分支上散射出去，相反地，它们像波一样穿过粒子。更一般地说，导频波理论的“粒子”被引导方程引导，以经典粒子所不具备的方式运动，这显然违反了惯性和动量守恒原理。在所提出的版本的导频波理论中，粒子是由超前波和滞后波的组合引导的。由此产生的对量子物理的解释似乎具有更强的启发性，它对直觉的损害较小，而且还提供了一些关于时空和因果关系的一般性提示。这是两篇论文中的第一篇。在第二篇[1]中，我们表明，在一个显式模型的上下文中，关于一个有效的、突现的时空度量的逆因果性可以与因果过程的严格不可逆性共存。
2020-04-09 gr-qc quant-ph
On the Power of Quantum Distributed Proofs
本文深入研究了 dQMA 协议在各类判定问题上的能力，提出了更高效的相等问题协议并证明了其在大型路径网络上的量子优势，同时为排序验证等问题构建了高效协议，并首次给出了 dQMA 协议的证明与通信成本下界。
2024-03-21 cs.DC quant-ph
