A global quantum network with ground-based single-atom memories in optical cavities and satellite links
University of Calgary（卡尔加里大学）；Nanofiber Quantum Technologies, Inc. (NanoQT)（纳米光纤量子技术有限公司）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出利用低轨道卫星和地面单原子记忆实现全球量子网络，通过CAPS门和Rydberg门实现高保真度纠缠分发，可实现跨洲距离的高效纠缠传输。
2025-07-03 quant-ph
Dynamical Quantum Memories
我们提出了一个量子存储器的动力学方法，使用一个振荡器腔模型。这克服了在存储时间比输入信号持续时间长的情况下实现高量子输入-输出保真度的已知困难。我们使用一个通用模型的记忆响应，这是适用于任何线性存储介质，从超导设备的原子介质。器件的时间切换或门控可以通过改变耦合的控制场，或者通过可变失谐方法，如在最近的量子存储器实验中。进行对外部输入的时间记忆响应的精确计算。这表明，存在一个模式匹配准则，它决定了最佳的输入和输出模式形状。这种最佳脉冲形状可以通过改变栅极特性来修改。此外，在原子和腔之间存在临界耦合，这使得在长存储时间的情况下能够实现高保真度。量子保真度计算的相干态协议，并为一个完全任意的输入态与有界的总光子数。我们展示了动态量子存储器如何超越相关的经典存储器界限，同时保持相对较长的存储时间。
2008-08-14 quant-ph
Scheduling Quantum Teleportation with Noisy Memories
量子隐形传态信道可以克服光子损耗的影响，光子损耗是在光纤上实现量子网络的主要挑战。隐形传态信道是通过在两个节点之间分配纠缠态来创建的，这是一个需要经典通信的概率过程。这会导致临界延迟，这可能导致信息丢失，因为量子数据在存储在存储器中时会发生退相干。在这项工作中，我们量化的影响，退相干保真度在量子网络中的节点，由于量子比特存储在嘈杂的内存平台。我们将内存平台建模为一个缓冲区，用于存储等待创建隐形传态通道的传入量子比特。存储器平台的参数化与退相干速率和缓冲区大小，除了在其中传入的量子比特的服务的顺序。我们表明，在一个节点的保真度是一个线性的总和的条款，随时间呈指数衰减，衰减率取决于记忆平台的退相干率。这使我们能够利用拉普拉斯变换来获得有效的计算功能的平均保真度相对于负载，缓冲区大小，和退相干率的内存平台。我们证明，服务量子位在一个后进先出的顺序与推出缓冲区溢出管理是最佳的平均保真度。最后，我们应用这个框架来模拟一个单一的中继器节点，计算由这个中继器假设完美的门操作创建的隐形传态信道的平均保真度。
2022-05-12 quant-ph
Balancing Quantum Memories in Asymmetric Repeaters for High-Fidelity Entanglement Distribution
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文研究了不对称量子中继器中因左右相邻节点距离不同导致的存储器分配不匹配问题，提出动态最优存储器分配方法，提升纠缠保真度并保持与标准中继器相近的速率。
2026-04-27 cs.NI quant-ph
A heralded quantum gate between remote quantum memories
我们证明了一个概率纠缠量子门之间的两个遥远的被困镱离子。该门在超精细“时钟”状态原子量子比特之间实现，并通过携带频率编码量子比特的两个发射光子的干涉来介导。通过这两个光子的符合探测，门具有90 ± 2%的平均保真度。这种纠缠门与单量子比特操作一起足以产生用于可扩展量子计算的大纠缠簇态。
2009-02-12 quant-ph
Schmidt-number benchmark for genuine quantum memories and gates
我们建议应用施密特数的概念，以表明量子存储器或门过程是能够保持一个真正的多层次的量子相干性。我们提出了一个简单的标准，相对于两个相互无偏基地的输入状态的平均门保真度，并证明在几个现有的实验门操作的连贯性。施密特数基准自然包括量子基准作为特定情况。
2012-02-02 quant-ph
High-performance Raman quantum memory with optimal control
高效率、高保真度的量子存储器是远距离量子通信和信息处理的基础。已经开发了基于原子系综的量子存储器技术。依赖于原子与光共振相互作用的原子存储器通常受到带宽的限制。拉曼共振过程被认为是一种潜在的候选者，用于大带宽和高速度的原子存储器。然而，到目前为止，低存储器效率仍然是一个未解决的瓶颈。在这里，我们展示了一个高性能的原子拉曼存储器在Rb 87蒸汽的最佳控制技术的发展。存储效率为82.6%，为10纳秒的光脉冲，是迄今为止实现的最高原子拉曼存储器。特别是，高达98.0%的无条件保真度，显着超过无克隆限制，获得与单光子级相干输入的层析重建。我们的工作标志着原子拉曼存储器在量子信息处理中的实际应用的重要进展。
2018-04-28 quant-ph
Decoherence in collective quantum memories for photons
讨论了原子系综中退相干对基于暗态极化激元的光子量子比特存储器保真度的影响。结果表明，尽管对应于单光子或光的非经典态的集体存储态的大纠缠的退相干的敏感性不与原子的数目的比例。这是由于存在对应于具有相同数量的暗态极化激元激发但在其他极化激元模式中具有任意激发的状态的存储状态的等价类。详细讨论了几种退相干过程：单原子自旋翻转和退相、原子损失和原子运动。
2004-08-03 quant-ph
Satellite-assisted quantum communication with single photon sources and atomic memories
提出一种基于囚禁原子量子比特的星载量子中继器架构，兼具量子存储与单光子源功能，无需太空低温技术即可在数千公里距离实现100 Hz高保真度纠缠分发，且所需存储模式远少于传统架构。
2024-11-14 quant-ph
Improving Entanglement Resilience in Quantum Memories with Error-Detection-Based Distillation
School of Electrical Engineering, Korea University（韩国大学电气工程学院）；Quantum Network Research Center, Korea Institute of Science and Technology Information（韩国科学技术信息研究院量子网络研究中心）
针对量子存储器纠缠退化问题，提出基于[[4,2,2]]量子误差检测码的纠缠蒸馏协议，结合存储阶段恢复策略，可延长存储寿命，为相关场景提供定量评估框架。
2026-09-03 quant-ph
Synchronous Quantum Memories with Time-symmetric Pulses
我们提出了一个动态的量子存储器的方法，使用同步振荡器腔模型，其中的耦合的形状在时间上提供一个对称的输入脉冲的最佳接口。这克服了在存储时间比输入信号持续时间长的情况下实现高量子输入-输出保真度的已知困难。我们的通用模型适用于任何线性存储介质，从超导设备到原子介质。我们表明，与耦合和/或失谐的时间调制，它是可能的模式匹配的时间对称脉冲，具有相同的脉冲形状的输入和输出。
2009-01-19 quant-ph
Stark Echo Modulation for Quantum Memories
用于光学和微波光子的量子存储器在量子处理和通信中提供关键功能。在这里，我们提出了一个协议，以及适合于固态集成为基础的存储器耦合到腔。它被称为斯塔克回声调制存储器（SEMM），并允许大的存储带宽和低噪声。这是通过线性斯塔克效应以类似回波的序列与由小电场引起的相移相结合来实现的。我们研究了稀土核自旋的协议，并发现了与单光子水平操作兼容的不需要的集体发射的高度抑制。宽带存储连同高保真度的斯塔克检索过程中也被证明。SEMM可用于将光学或微波光子存储在离子和/或自旋中。这包括金刚石和稀土掺杂晶体中的NV中心，它们是最有前途的固态量子存储器。
2016-02-01 quant-ph
"Stopping" of light and quantum memories for photons
讨论了一种控制光子在光学厚介质中传播的相干技术及其在量子存储器中的应用。具有外部控制的斯托克斯场的拉曼绝热通道可以用于将光脉冲的量子态（"飞行“量子比特）转移到集体自旋激发（静止量子比特），从而将其传播速度减慢到零。该过程是可逆的，并且具有潜在的统一保真度，而不需要强耦合谐振器。一个简单的准粒子图片（暗态极化激元）的转移。解析理论补充了精确的数值解。最后分析了退相干机制对N粒子纠缠态集体存储态的影响。
2001-10-09 quant-ph
Generation of Narrow-Band Polarization-Entangled Photon Pairs for Atomic Quantum Memories
我们报道了一个通过腔增强自发参量下转换实现的线宽为9.6 MHz的窄带偏振纠缠光子源。该线宽与基于原子系综的量子存储器的典型线宽相当。通过合理设置不同偏振态之间的腔长差、采用温控标准具和主动稳腔，实现了单模输出。利用量子态层析技术对纠缠态进行了表征，得到了与最大纠缠态之间94%的保真度。通过双光子干涉直接测得相干长度为32 m。
2008-11-03 quant-ph
Quantifying the fidelity of a quantum memory
University of Geneva（日内瓦大学）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Atominstitut, Technische Universität Wien（维也纳工业大学原子研究所）；Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), Technische Universität Wien（维也纳工业大学量子科学与技术维也纳中心）；Geneva Quantum Centre, University of Geneva（日内瓦大学量子研究中心）
本文提出一个基于量子信道理论的通用框架，通过平均信道保真度量化量子存储器性能，并应用于固态实验，认证了98.6%的保真度。
2026-10-07 quant-ph
High-fidelity remote entanglement of trapped atoms mediated by time-bin photons
本研究通过时间箱光子介导实现了远程囚禁原子量子比特存储器间的高保真纠缠，利用基于测量的错误检测和抑制原子反冲误差，达到97%的纠缠保真度，并证明超过99.9%的保真度是可行的。
2024-06-03 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Quantum Communication between Multiplexed Atomic Quantum Memories
多路复用原子量子存储器（MAQM）的使用可以显著提高量子网络中建立纠缠的效率。在以前的实验中，量子网络的各个元素，如量子纠缠的产生，存储和传输已经被单独证明。在这里，我们报告一个实验，以显示这些基本操作的兼容性。具体地说，我们在一个$6\times 5$ MAQM中产生光子-原子纠缠，在一个可控的存储时间后将自旋波转换为时间仓光子激发，然后在另一个可控的存储时间内在第二个MAQM中存储和取回光子。通过测量态保真度验证了该过程中量子信息的保持性。我们还表明，我们的计划支持更高的维度比量子比特的量子系统。
2019-09-06 quant-ph
Quantum Teleportation between Remote Qubit Memories with Only a Single Photon as a Resource
量子隐形传态通过有损信道实现量子比特的确定性交换。虽然人们普遍认为无条件隐形传态需要一个预共享的纠缠量子比特对，但在这里，我们展示了一个原则上无条件的协议，只需要一个光子作为事先准备的资源。光子依次与接收者相互作用，然后与发送者量子比特存储器相互作用。它的检测，然后是经典的通信，预示着一个成功的心灵传输。我们以$60\,\mathrm{m}$上的$6\,\mathrm{Hz}$的速率传送六个具有平均保真度$\overline{\text{F}}=(88.3\pm1.3)\%$的相互无偏量子比特态。
2021-05-10 quant-ph
Simple proof of the quantum benchmark fidelity for continuous-variable quantum devices
连续变量量子隐形传态和存储器的实验成功标准是对于高斯分布的相干态集，超过经典的测量和准备方案所达到的平均保真度的极限。我们提出了一个简单的证明的经典极限的基础上熟悉的概念的状态通道的对偶性和部分换位。本方法使我们能够产生一个量子域标准与一组给定的测量结晶度。
2011-04-06 quant-ph
Adiabatic passage in photon-echo quantum memories
基于光子回波的量子存储器使用非均匀加宽的光学厚的吸收体集合来存储弱光信号，并采用各种协议来使原子相干性重新相位以用于信息检索。我们研究了两个连续的，频率啁啾的控制脉冲的相干重定相在一个合奏与“自然”的非均匀加宽的应用。尽管传播效应使两个控制脉冲产生不同的扭曲，但驱动绝热通道的啁啾脉冲可以使光学厚存储介质中的原子相干性重新定相。与空间相位失配技术相结合以防止初级回波发射，相干光可以围绕基态重新定相以实现具有接近单位效率的次级回波发射。与使用$π$脉冲的类似方案相比，潜在的优点包括更大的潜在信号保真度、由于自发发射而降低的噪声以及更好的多存储器通道的存储能力。
2013-11-05 quant-ph
Entanglement buffering with multiple quantum memories
本研究分析双节点纠缠缓冲系统，提出解析模型，证明频繁提纯可最大化消耗时平均保真度，且简单协议如DEJMPS优于复杂协议。
2025-02-27 cs.PF 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
High-dimensional entanglement between distant atomic ensemble memories
与二维纠缠态相比，高维空间中的纠缠量子态表现出许多优越性。前者使量子通信具有更高的信道容量，使更有效的量子信息处理，并在贝尔测试实验中关闭检测漏洞更可行。建立高维纠缠存储器对于远距离通信是必不可少的，但它的实验实现是缺乏的。我们在轨道角动量空间中实验建立了相距1 m的两个原子系综之间的高维纠缠。我们重建了三维纠缠的密度矩阵，得到了83.9+/-2.9%的纠缠保真度。更重要的是，我们证实了使用纠缠见证者成功制备了一个在三维以上空间（高达七维）纠缠的状态。实现高维纠缠是迈向高容量量子网络的重要一步。
2016-04-25 quant-ph
Entanglement of distinguishable quantum memories
时间分辨的光子探测可以用于在可区分的光子之间产生纠缠。这种技术可以扩展到纠缠量子存储器，这些存储器发射具有不同频率和相同时间分布的光子，而不会损失纠缠率或保真度。我们实验上实现了这一过程中使用远程捕获的$^{171}$ Yb $^+$离子，其中预示纠缠产生的干扰可区分的光子。这种技术对于未来由异构量子比特组成的模块化量子系统和网络可能是必要的。
2014-10-13 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement distillation for quantum communication network with atomic-ensemble memories
原子系综具有较长的相干时间和与光子非线性相互作用的集体增强效应，是量子通信网络的有效存储节点。本文研究了利用腔量子电动力学中的单光子输入-输出过程实现非局域原子系综纠缠蒸馏的可能性。给出了一个参数已知的部分纠缠纯态两原子系综系统的最优纠缠浓缩方案（ECP）和一个参数未知的部分纠缠纯态系统的有效ECP方案.对于处于混合纠缠态的系统，我们提出了一种利用PCD的纠缠纯化方案。这些纠缠蒸馏协议具有较高的保真度和效率，与现有的实验技术，它们是有用的量子通信网络与原子系综存储器。
2014-10-01 quant-ph
Hybrid dynamical decoupling and coherent driving for high-fidelity nuclear-spin control in diamond
Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
针对金刚石中核自旋控制的局限，提出混合动力学解耦与射频控制方法，在高保真度下降低射频功率与门时长，扩大了量子存储器和处理器的可访问核自旋寄存器规模。
2026-08-24 quant-ph
Improving trapped-ion-qubit memories via code-mediated error-channel balancing
针对囚禁离子量子比特存储器中退相干噪声偏置问题，提出利用两个重复码之间的信息传送进行纠错，仅需一个低保真度全局纠缠相位门即可将存储错误率降低最多两个数量级。
2023-05-30 quant-ph
On-demand quantum state transfer and entanglement between remote microwave cavity memories
模块化量子计算架构需要通过传播信号快速且有效地分发量子信息。在这里，我们报告快速，按需量子态转移两个远程超导腔量子存储器通过旅行微波光子。我们证明了量子通信信道的量子比特的确定性传输与76%的保真度。对实验缺陷引起的错误进行预测可以将成功概率提高到87%，成功概率为0.87。通过微波光子的部分转移，我们以超过两种存储器中光子损失三倍以上的速率产生远程纠缠。我们进一步展示了量子纠错码字的转移，这将允许确定性的光子损失的缓解。这些结果为通过模块化量子网络缩放超导量子器件铺平了道路。
2017-12-15 quant-ph
Gauge subsystems, separability, and robustness in autonomous quantum memories
量子纠错为探索反馈控制、微观物理和非对易概率的相互作用提供了一个丰富的背景。在本文中，我们加深了我们对这种关系的理解，通过高层次的分析，我们以前提出的一类量子存储器模型，实现连续时间版本的著名的稳定器代码在自治的纳米光子电路，不需要外部时钟或控制。我们表明，在九量子位培根肖尔代码的存在下的计量子系统允许相应的纳米光子电路，大大改善光传播损耗的影响，优化布局，认为代码的可分性允许简化的恢复反馈协议，并提出了一个修改后的保真度度量量化现实的量子存储器的性能。我们对这些主题的处理利用了自治纳米光子电路的同质建模框架，但关键思想转化为传统的离散时间设置，基于测量的量子纠错。
2012-12-14 quant-ph
A Quantum Router Architecture for High-Fidelity Entanglement Flows in Quantum Networks
在过去的十年中，在实验上实现量子中继器的构建模块方面取得了巨大进展。已经提出了具有多路复用量子存储器的中继器架构来提高纠缠分发速率，但一个开放的挑战是在长距离链路上保持纠缠保真度。在这里，我们用一个量子路由器架构来解决这个问题，该架构包括许多连接在光子交换机中的量子存储器，以在量子网络中代理纠缠流。我们使用基于事件的模拟器计算在这种架构下的纠缠分发的速率和保真度，发现路由器提高了纠缠保真度作为复用深度的增加，而没有显着下降的纠缠分发速率。具体地，路由器允许信道损耗不变的保真度，即，与无损链路可实现的保真度相同。此外，该方案自动优先级的纠缠流在整个网络，而不需要全球网络信息。拟议的架构使用当今的光子技术，为近期可部署的多节点量子网络开辟了道路。
2022-10-22 physics.app-ph quant-ph
Entanglement and non-locality between disparate solid-state quantum memories mediated by photons
通过光子交换使具有不同特性的量子系统纠缠在一起是构建未来量子网络的先决条件。证明在不同波长下工作的光的量子存储器之间存在纠缠进一步推动了这一目标。在这里，我们报告了一系列实验与铥掺杂晶体，作为一个量子存储器的794 nm的光子，掺铒光纤，作为一个量子存储器的波长为1535 nm的光子，光子对通过自发参数下转换创建的源。从两个存储器中重新发射后的光子的特征，我们发现非经典的相关性与$g^{(2)}_{12} = 53\pm8$的交叉相关系数;纠缠保持存储与$\mathcal{F}_{IO}\approx93\pm2\%$的输入输出保真度;和非局部性具有违反Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell不等式与$S= 2.6\pm0.2$。我们的原理验证实验表明，纠缠持续通过不同的固态量子存储器在不同的波长下运行。
2019-05-21 quant-ph
One-step implementation of a hybrid Fredkin gate with quantum memories and single superconducting qubit in circuit QED and its applications
在最近的一次实验中[R。B. Patel等人，Science Advances 2，e1501531（2016）]，3-qubit量子Fredkin（即，控制SWAP）门的演示，通过使用线性光学。利用超导量子线路中的色散相互作用，提出了一种简单的实验方案，以超导磁通量子位为控制量子位，以两个分离的量子存储器为目标量子位，实现混合Fredkin门.本文所研究的量子存储器是用超导共面波导谐振器或氮空位中心系综制备的。特别是，它示出，该Fredkin门可以实现使用一个单步操作，更重要的是，每个目标qudit可以在任意状态与任意自由度。此外，该实验方案在量子计算和量子信息处理中具有潜在的应用价值，如产生两个存储器的任意纠缠态（离散变量态或连续变量态），测量两个存储器的保真度和纠缠度等.利用电路QED技术，数值模拟证明了双记忆NOON态、纠缠相干态和纠缠猫态的有效合成。
2018-02-28 quant-ph
Entanglement of spin waves among four quantum memories
量子网络由量子节点组成，它们通过量子信道进行相干交互，并开辟了广阔的科学前沿。例如，量子网络可以作为连接量子处理器进行计算和通信的“网络”，也可以作为研究量子临界现象的“模拟器”，量子临界现象是由通道介导的节点之间的相互作用引起的。量子网络的物理实现通常需要能够在多个量子存储器中生成和存储纠缠态的动力学系统，并且能够将存储的纠缠有效地传输到量子信道中以用于跨网络分发。虽然这种能力已经被证明用于各种双边系统（即，N=2量子系统），迄今为止还没有实现N > 2的纠缠态用于量子互连，该量子互连将存储在量子存储器中的多体纠缠相干地“时钟”到量子信道。在这里，我们展示了高保真度测量引起的纠缠存储在四个原子的存储器;用户控制，相干转移的原子纠缠到四个光子量子信道;和充分的四方纠缠的量子不确定性关系的表征。因此，我们的工作提供了一个重要的工具，在量子网络的多体纠缠分布。
2010-07-09 quant-ph
On the Swapping Capacity of a Quantum Repeater
NIST（美国国家标准与技术研究院）；Univ of Maryland（马里兰大学）；Univ of Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究针对受最小保真度约束的量子中继器，采用排队模型，结合量子链路特性与相关动力学，以存储器中纠缠最大等待时间为优化变量，最大化端到端纠缠吞吐量。
2026-08-13 math.OC quant-ph
Entanglement buffering with two quantum memories
本文提出结合纠缠消耗、退相干和纯化的双量子存储器纠缠缓冲分析框架，推导可用性与平均消耗保真度的解析表达式，揭示二者权衡并证明持续纯化在噪声下仍能提升保真度。
2024-08-23 cs.PF quant-ph
Multiplexed control of spin quantum memories in a photonic circuit
本文提出集成多个金刚石色心自旋的可编程低温光子平台，通过磁场梯度选择性寻址和优化微波脉冲整形实现多自旋量子存储器的复用控制。
2023-04-21 quant-ph
An integrity measure to benchmark quantum error correcting memories
跨多个平台的快速发展的实验现在旨在实现小量子代码，并展示一种存储器，其中逻辑量子比特可以免受噪音的影响。有必要对这些不同制度的成就进行基准测试，并对它们所依赖的守则的内在力量进行比较。我们描述了一个最近推出的性能指标称为完整性，它涉及到一个理想的代理将成功地“猜测”的状态后，在内存中存储一段时间的逻辑量子比特的概率。完整性是直接的实验评估没有状态层析成像，它可以与各种既定的指标，如逻辑保真度和伪阈值。我们提供了一系列实验性的里程碑，这些里程碑是朝着证明无条件优越的编码记忆的方向迈出的一步。使用密集的数值模拟，我们比较的基础上的五量子位代码，七量子位的Steane代码，和九量子位的代码，这是一个表面码的最小实例的存储器，我们评估每个简单和容错的实现。虽然记忆所依据的“最佳”代码确实会根据噪音的性质和严重程度而有所不同，但仍会出现某些趋势。
2017-07-31 quant-ph
Simulation of Entanglement Generation between Absorptive Quantum Memories
本研究使用开源模拟器SeQUeNCe，通过构建SPDC源和AFC吸收型量子存储器等模型，模拟了Argonne-Chicago量子网络中两个量子存储器间的纠缠生成，并分析了保真度与生成速率的变化，扩展了模拟器的硬件模拟能力。
2022-12-17 quant-ph
Quantum Storage of Qubits in an Array of Independently Controllable Solid-State Quantum Memories
本文在十个可控寻址的固态时分复用存储单元阵列中实现了单光子水平路径与时间箱量子比特的量子存储，测得高保真度超越经典界限，并验证了双单元顺序存储与集体读出，为固态随机存取量子存储器发展奠定基础。
2025-09-15 quant-ph
From quantum storage to amplification: the effect of unwanted couplings and an additional level in cavity-based ensemble quantum memories
Department of Physics & Astronomy, University of Calgary（卡尔加里大学物理与天文学系）
本文研究了腔基Λ型集体量子记忆的扩展模型，考虑了控制场和信号场的不希望耦合，推导了单光子存储效率、检索效率和保真度的表达式，并识别了三种动态 regime：稳定、阈值和不稳定。
2026-05-01 quant-ph
Entanglement Distillation and Swapping Scheduling in Quantum Repeaters with Noisy Memories
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Chicago（芝加哥大学）
研究有噪声量子中继器网络中纠缠蒸馏与交换调度，通过分析单跳设置及蒙特卡罗模拟两跳链，明确退相干对最优操作时间的影响，如不同相干时间下各策略优劣，为大规模架构链路级原理提供见解。
2026-07-28 quant-ph
Towards the device-independent certification of a quantum memory
本文提出设备无关的量子存储器鲁棒自测试认证方法，并在固态系综实验中认证保真度0.87，适用于量子比特恒等信道设备表征。
2023-04-25 quant-ph
Concise Quantum Associative Memories with Nonlinear Search Algorithm
本文提出的量子联想记忆（QAM）模型是对日归周\etal \cite{zhou2012}的模型的简化和推广，他在模型中使用了量子矩阵和二叉判决图，并采用了非线性搜索算法。值得注意的是，David Rosenbaum提出了量子矩阵的二叉判定图\cite{Rosenbaum2010}，Abrams和Llyod提出了非线性算法。\cite{Abrams1998}我们的模型给出了在多值检索方案中当第一寄存器上的测量完成时检索所寻求的状态之一的可能性。它优于Grover算法及其改进形式作为检索算法时所需的$\mathcal{O}(\sqrt{\frac{2^n} {m}})$步骤。$n$是第一寄存器的量子位的数量，$m$是$f(x)=1$的值$x$的数量。由于非线性使得系统对噪声高度敏感，因此分析单个量子比特噪声信道对我们的QAM模型的非线性搜索算法的影响，显示出无论第一寄存器中存在的量子比特的数量如何，保真度都约为$0.7$。
2015-10-05 quant-ph
Electronic Noise Considerations for Designing Integrated Solid-State Quantum Memories
针对量子网络扩展中存储节点紧凑型控制电子设备的设计需求，以金刚石氮空位（NV）中心为案例，建模并实验验证控制系统相位噪声、时序抖动与自旋量子比特环境噪声的协同影响，提出确定集成量子控制信号发生器设计要求的流程。
2024-12-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
An efficient Progressive Swapping to the Middle distribution protocol adapted to imperfect quantum memories in quantum networks
Orange Innovation（橙讯创新）；INSA Lyon（里昂国立应用科学学院）
提出渐进式中间交换（PSM）协议，通过从路径两端向中间进行渐进式交换，在考虑不完美存储和保真度下降的情况下，相比其他协议提高了链路概率并保持了合理的链路保真度。
2026-05-29 cs.NI quant-ph
Resource Estimation for Delayed Choice Quantum Entanglement Based Sneakernet Networks Using Neutral Atom qLDPC Memories
本文提出由中心方借助中性原子 qLDPC 量子存储器和延迟选择纠缠交换构建 sneakernet 量子网络，并证明其相较表面码具有更优资源扩展性。
2025-03-19 quant-ph
Quantum memories with zero-energy Majorana modes and experimental constraints
在这项工作中，我们解决的问题，实现一个可靠的量子存储器的基础上的零能量马约拉纳模式的存在下，旨在恢复信息的操作的实验约束。特别是，我们表征的最佳恢复操作只作用于零能量马约拉纳模式和内存保真度，可以实现。为了了解这种限制的效果，我们讨论了两个例子的噪声模型作用于拓扑系统和比较的信息量，可以通过访问整个系统，或零模式，特别注意缩放与系统的大小和能隙。我们明确讨论的情况下，热玻色子环境诱导奇偶保持马尔可夫动力学中引入的记忆保真度随时间呈指数衰减，独立于系统的大小，从而显示不可能检索的信息只作用于零模式。然而，我们认为，即使在实验限制的存在下，哈密顿间隙仍然是有益的信息存储。
2016-06-20 cond-mat.other quant-ph
A Quantum Leaky Integrate-and-Fire Spiking Neuron and Network
针对量子机器学习模型资源与多样性不足及NISQ硬件限制问题，提出仅需2个旋转门无CNOT门的量子泄漏积分发放（QLIF）神经元模型，构建首类QSNN和QSCNN，在多数据集上性能具竞争力且扩展性与计算效率高。
2024-07-23 cs.ET cs.NE quant-ph
Quantum LOSR networks cannot generate graph states with high fidelity
研究证明在无前馈和量子存储器时，量子LOSR网络无法生成源自连通图的多量子比特图态，且其保真度上限为$9/10$，该结论也适用于多量子迪特图态。
2024-03-23 quant-ph
High-speed quantum networking by ship
网络纠缠是大量量子计算和通信协议的重要组成部分。光纤衰减和不可克隆定理阻止了量子信号的长距离直接传输，这推动了量子中继器的发展，旨在净化纠缠，扩大其范围。量子中继器已经在短距离上得到了验证，但具有高带宽的纠错全球中继器网络需要新技术。在这里，我们展示了安装在货物集装箱中并由船舶携带的纠错量子存储器可以在本地网络之间提供灵活的连接，从而实现比以前提出的更高带宽的全球距离的低延迟，高保真量子通信。随着具有足够保真度的技术的演示，以实现拓扑纠错，量子存储器的实现是触手可及的，并且带宽随着制造的改进而增加。我们的量子网络方法避免了中继器部署的技术限制，为全球量子互联网提供了一条替代路径。
2016-10-12 quant-ph
Storing High-Dimensional Quantum States in a Cold Atomic Ensemble
量子信息在光子、信息载体和量子存储器之间的高保真、可靠的可逆传递是实现远距离量子通信和量子网络的前提。将光子编码成更高维度的状态可以显着提高它们的信息承载能力和网络容量。此外，大字母表量子密钥分发提供了更安全的信息流。量子存储器已经在不同的物理系统中实现，如原子系综和固体系统等，但迄今为止，所有量子存储器仅实现对存在于例如由正交偏振跨越的二维空间中的光子的存储和检索，因此仅量子比特可以存储在那里。在这里，我们报告的第一个实验实现的量子存储器存储的光子生活在一个三维空间跨越轨道角动量通过电磁诱导透明的冷原子系综。利用4-f成像系统，实验重建了存储过程密度矩阵，其保真度为85.3%。高保真度存储高维量子态的能力对于构建高维量子网络来说非常有前途。
2013-10-11 quant-ph
High-fidelity conversion of photonic quantum information to telecommunication wavelength with superconducting single-photon detectors
我们实验证明了一个高保真的可见光到电信波长转换的光子通过使用基于固态的差频产生。在实验中，在780 nm处的皮秒可见纠缠光子对的一半被转换为1522 nm的光子，导致在780 nm和1522 nm之间的纠缠光子对。使用超导单光子探测器与低暗计数率和小的定时抖动，我们有选择地观察到定义良好的时间模式包含两个光子。波长转换后，我们获得了$0.93 \pm 0.04$的保真度，表明我们的基于固态的方案可以用于对由各种介质组成的量子存储器发射的可见光子进行忠实的频率下转换。
2012-07-06 quant-ph
High-fidelity entanglement between a telecom photon and a room-temperature quantum memory
本文利用简单铷系统演示1324 nm电信光子与室温量子存储器的纠缠，保真度达90.2%，并在80%保真度下实现每秒1200个Bell对的高速产生，为可扩展量子中继器和现实量子网络部署奠定基础。
2025-03-14 quant-ph
Experimental protocol for high-fidelity heralded photon-to-atom quantum state transfer
量子网络通过采用量子相干性和纠缠来存储、传输和处理信息，结合了量子系统关于安全信息传输和计算加速的益处。实现这种网络的一个有前途的平台是基于原子的量子存储器和处理器，通过光子量子信道互连。在这种情况下，一个关键的基石是通过受控的发射和吸收在单光子和单原子之间进行量子态的转换。在这里，我们提出了一个实验方案的光子到原子的量子态转换，从而吸收的光子的偏振态映射到一个单一的吸收原子的自旋态，保真度>95%，而成功的转换是由一个单一的发射光子预示。在不影响转换状态的情况下实现高保真转换是一个主要的实验挑战，以便使传输的信息可靠地用于进一步的操作。我们在18，000/s的重复中记录了>80/s的成功状态转移事件。
2014-10-10 quant-ph
