Experimental demonstration of memory-enhanced scaling for entanglement connection of quantum repeater segments
量子中继协议是实现长距离量子通信和大规模量子网络的有效途径。量子中继器协议的一个关键思想是使用长寿命的量子存储器来实现不同中继器段之间的高效纠缠连接。在这里，我们报告了一个实验，实现了有效的连接的两个量子中继段通过按需纠缠交换使用两个原子量子存储器的存储时间为几十毫秒。随着存储器的增强，成功的纠缠连接的速率证明了标度变化的加速。实验实现了两个量子中继器段的纠缠连接，并具有有效的存储增强缩放功能，这证明了量子中继器协议的一个关键优势，这是未来大规模量子网络的基石。
2022-01-28 quant-ph
Overcoming the repeaterless bound in continuous-variable quantum communication without quantum memories
量子通信的主要问题之一是如何在长距离上实现高速率。量子中继器，即，不可信的中间中继站是克服无中继器界限所必需的，该无中继器界限设置了无中继器通信的基本速率-距离限制。在这项工作中，我们引入了一个连续变量协议，它克服了无中继器的限制，并使用一个称为“量子中继器”的线性光学设备，将纠缠蒸馏和纠缠交换元素结合到一个单一的步骤中，从而消除了对量子存储器的需求。实现一个标准的连续变量量子密钥分发协议，使用我们的中继器，我们预测的密钥速率超过无中继器的界限。我们的协议适用于非理想的单光子源和非理想的单光子探测器，并可以容忍一定程度的过量噪声，使我们的协议与现有技术的实施。我们表明，我们的计划可以扩展到更长的中继链使用量子存储器，使用更少的物理资源比以前的计划。此外，对于密钥分发之外的应用，我们的方案推广到更高阶，并以降低成功概率为代价提取更多的纠缠。
2021-05-08 quant-ph
Backward propagating quantum repeater protocol with multiple quantum memories
具有多个量子存储器的量子中继器在长距离上提供高吞吐量、低延迟和高保真度量子态（量子比特）传送。然而，传统的量子中继器协议需要中继器节点中的多个量子存储器之间的完全连接，这在技术上具有挑战性。在这里，我们提出了一种基于反向传播光子发射和吸收的量子中继器协议，其中量子存储器在时域中被多路复用，以加速单个传输通道，而不需要完全连接，大大促进了物理实现。虽然该协议是用金刚石中的氮空位（NV）中心描述的，但它适用于各种物理系统，并为分布式量子计算和量子互联网开辟了高速高保真量子网络的可能性。
2022-05-09 quant-ph
Quantum Zeno Repeaters
量子中继器为长距离量子通信和量子互联网铺平了道路，量子中继器的想法是基于纠缠交换，这需要实现受控的量子门。经常测量量子系统会影响其动力学，称为量子芝诺效应（QZE）。除了减缓其演化，QZE还可以通过在测量之间引入一组精心设计的操作来控制量子系统的动力学。在这里，我们提出了一个纠缠交换协议的基础上QZE，它实现了几乎单位保真度。我们的协议的实施只需要简单的频繁的阈值测量和单粒子旋转。我们提出的纠缠交换协议扩展到一系列的中继站，用于构建量子芝诺中继器，无论中继器的数量如何，它也实现了几乎单位的保真度。不需要控制门，我们的建议减少了量子中继器的量子线路的复杂性。我们的工作对利用量子Zeno效应实现长距离量子通信和量子计算具有重要的意义。
2022-06-17 quant-ph
Simple efficient decoders for quantum key distribution over quantum repeaters with encoding
研究了量子中继器上量子密钥分发系统的实现。我们特别考虑量子中继器与编码和比较它们与概率量子中继器。为此，我们提出了两种编码中继器的解码器结构，不仅提高了系统性能，而且通过从QKD解码器中删除两个量子比特门，使实现方面更容易。通过开发几个可扩展的数值和分析技术，然后，我们确定的弹性设置的各种来源的错误门，测量模块，和初始化的设置。我们将我们的技术应用于三个和五个量子比特的重复码，并获得编码和概率量子中继器的归一化密钥生成速率每秒每内存。我们量化了操作的制度，其中一类中继器优于其他中继器，并发现有可行的操作制度，编码中继器-基于简单的三量子比特重复码-可以提供实际的优势。
2021-04-15 quant-ph
Distributing entanglement in first generation discrete and continuous variable quantum repeaters
量子中继器用于克服量子态在长距离传输时获得的指数光子损失缩放。虽然用于量子信息的离散变量编码的中继器已经存在了一段时间，但是用于连续变量编码量子中继器的新方法直到最近才被提出。在这项工作中，我们提出了一种方法，使用离散变量中继器协议来分配连续变量状态，并利用它来比较第一代连续和离散变量量子中继器之间的连续变量纠缠分配率。这样的比较使我们能够开始对这两种截然不同的方法进行基准测试。
2022-08-05 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
All photonic quantum repeaters
量子通信有望实现秘密信息的无条件安全传输和未知量子态的忠实传递。光子似乎是量子通信的首选介质。由于光子损耗，长损耗信道上的稳健量子通信需要量子中继器。人们普遍认为，量子中继器的一个必要的和高要求的要求是在中继器节点的物质量子存储器的存在。在这里，我们表明，这样的要求是，事实上，通过引入基于飞行量子比特的所有光子量子中继器的概念是不必要的。作为实现这一概念的一个例子，我们提出了一个协议的基础上的光子集群状态机枪和一个丢失容忍的测量配备了本地高速主动前馈。我们表明，这样的全光子量子中继器，通信效率仍然与信道距离的多项式尺度。我们的结果为量子中继器提供了一条新的途径，它具有高效的单光子源，而不是物质量子存储器。
2013-09-27 quant-ph
Continuous Variable Quantum Repeaters
提出了一种连续变量量子光态的量子中继器。我们的中继器依赖于一个错误校正协议的基础上CV隐形传态和纠缠蒸馏通过无噪声线性放大的CV状态的损失。纠错协议被级联以在增加的距离上为量子信道保持相同的有效传输系数。中继器成功操作的概率与距离成多项式比例。然而，该协议受到保真度和成功概率之间的权衡的限制。
2015-05-14 quant-ph
Supporting multiple entanglement flows through a continuous-variable quantum repeater
量子中继器对量子网络的发展至关重要，它使纠缠分发的速率超过了直接传输所能达到的速率。我们考虑多个连续变量，压缩光为基础的纠缠流通过中继器，涉及无噪声线性放大和双零差检测。通过分析一个单中继器增强的信道模型与跨中继器的非对称损耗，我们确定了最佳的位置，在一个4用户的轴辐式网络的中央中继器集线器，使通过集线器的每个纠缠流的速率增强。
2022-10-13 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
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
Practical Quantum Repeaters with Parametric Down-Conversion Sources
传统观点认为，现实的量子中继器将需要纠缠光子对的准确定性来源。相比之下，我们在这里研究的量子中继器架构，使用简单的参数下变频源，以及频率复用多模量子存储器和光子数分辨探测器。我们表明，与直接传输相比，这种方法可以显着延长量子通信距离。这表明量子中继器架构的不同组件之间可能存在重要的权衡。
2015-05-13 quant-ph
Near-term performance of quantum repeaters with imperfect ensemble-based quantum memories
我们研究了几个量子中继协议与光子（单光子和光子对）源和基于原子系综的量子存储器的有意义的原理证明的可行性。我们考虑到非单位内存效率随时间呈指数衰减，这使得计算中继率变得复杂。我们讨论的实现基于量子点，参数下转换，稀土离子掺杂晶体，和里德伯原子。我们的研究结果为长距离量子中继器演示的近期实施提供了指导，这表明这种演示在当前技术的范围内。
2019-12-03 quant-ph
One-Way Quantum Repeater with Rare-Earth-Ions Doped in Solids
提出利用固体中掺杂稀土离子与纳米腔耦合高效生成光子簇态，并采用多路复用方案，以少于100个量子发射器在数千公里距离上实现兆赫兹密钥率，用于一向量子中继器节点。
2024-04-13 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
Hamiltonians for one-way quantum repeaters
由于传输信道不可避免的缺陷，量子信息随着距离而退化，其中损耗是主要因素。这个简单的事实阻碍了量子通信，因为它依赖于传播量子系统。这个问题的解决方案是沿着有损信道以规则的间隔引入量子中继器，以恢复量子信号。在这项工作中，我们研究了酉单向量子中继器，它不需要执行测量，不需要量子存储器，因此比其他方案简单得多。我们介绍和分析了两种方法来构建产生中继器的相互作用，可以击败的基本repeaterless的关键速率约束，即使在存在额外的耦合损耗，与信号，只包含少数光子的哈密顿量。这项工作的自然演变将是通过组合简单的光学元件来近似中继器相互作用。
2018-06-28 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
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
Optimal quantum repeaters with doubly entangled state purification
最近，Briegel等人提出了一种利用嵌套纠缠纯化的长距离量子通信的量子中继器协议（Physical Review Letters \textbf{81}，5932）。在本文中，我们提出了一个改进的方案，用于构建一个最佳的量子中继器使用双纠缠光子对，克服了量子通信通过噪声信道的限制。基于非理想量子操作和经典通信，可以建立效率更高的偏振纠缠量子信道。
2009-02-23 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
Optimising repeater schemes for the quantum internet
使用直接传输执行量子通信任务的速率从根本上受到信道损耗的阻碍。原则上，量子中继器可以克服这些限制，但它们的引入必然会给纠缠的分布增加额外的复杂性。这种额外的复杂性--以及纠缠产生、贝尔交换和纠缠蒸馏等过程的随机性--使得找到好的量子中继器方案变得不容易。我们开发了一种算法，可以有效地执行一个启发式优化的量子中继器方案的一个子集一般中继器平台。我们发现一个强大的改进生成率相比，优化一个更简单的类的中继器方案的基础上BDCZ中继器计划。我们使用该算法来研究三种不同的实验量子中继器实现其分发纠缠的能力，我们称之为\emph{information processing}实现，\emph{multiplexed}实现，以及两者的组合。我们进行这种启发式优化的中继器方案，为这些实现的参数范围广，不同的实验设置。这使我们能够估计什么是最关键的参数，以改善纠缠产生，有多少中继器使用，以及哪些实现在其产生纠缠的能力表现最好。
2020-06-22 quant-ph
One-way quantum repeater based on near-deterministic photon-emitter interfaces
提出了一种基于光子树簇态的单向量子中继器结构。在光子树簇中编码量子比特可以保护信息免受传输损失，并通过中继站链实现长距离量子通信。与受双向通信时间限制的传统方法相反，当前量子中继器协议的总体传输速率由本地处理时间确定，从而实现非常高的通信速率。我们进一步表明，这样的中继器可以构造为每个中继站只有两个固定量子比特和一个量子发射器，这显着增加了实验的可行性。我们讨论了潜在的实现与钻石缺陷中心和半导体量子点有效地耦合到光子纳米结构，并概述了如何将这样的系统集成到中继站。
2020-07-09 quant-ph
Quantum Repeater Protocol using Quantum Error Correction for Distillation
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Arizona（亚利桑那大学电气与计算机工程系）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校电气与计算机工程系）
本文提出利用量子纠错码实现确定性纠缠提纯，通过全局链路状态知识优化中继器的提纯和贝尔态测量调度，以提高端到端纠缠质量。
2026-03-25 quant-ph
On the error analysis of quantum repeaters with encoding
光信号的损耗与距离成指数关系。量子中继器是通过将总距离分成较短部分来解决量子通信中这些损失的设备。如今，两种类型的量子中继器是量子信息领域的研究主题：使用双向通信的中继器和仅使用单向通信的中继器。在这里，我们解释的第二种类型的中继器的性能分析的细节。此外，我们比较了两种不同的方案。最后，我们展示了性能分析如何推广到大规模量子网络。
2015-08-10 quant-ph
One way quantum repeaters with quantum Reed-Solomon codes
证明了在大维数$d$下，由经典Reed-Solomon码构造的量子Reed-Solomon码可以逼近$d$级系统的量子擦除信道容量.我们研究了这些代码的单向量子中继器的性能，并获得了显着的改善，密钥生成速率相比，以前研究的编码方案与量子奇偶校验码和量子多项式码。我们还比较了三代量子中继器使用量子里德-所罗门码，并确定参数制度，每一代表现最好。
2018-05-15 quant-ph
Quantum repeater without Bell measurment in double quantum dot system
提出了一种在GaAs/AlGa双量子点系统中实现量子中继器的无Bell测量方案，证明了在初始态为单重态的情况下，四对双量子点组成一个纠缠单元.与著名的Duan-Lukin-Cirac-zoller（DLCZ）协议不同的是，我们的方案不需要Bell测量来实现纠缠交换，这为实验实现提供了极大的便利。我们的方案显著提高了基于固态量子器件的量子中继器的成功概率。
2018-01-18 quant-ph
Hybrid Quantum Repeater Chains with Atom-based Quantum Processing Units and Quantum Memory Multiplexers
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）；LQUOM, Inc.（LQUOM公司）
本文提出一种混合量子中继器设计，结合原子量子处理单元、光子源和量子存储器，实现高效远距离纠缠分发和高密钥率。
2026-10-30 quant-ph
Quantum repeaters: From quantum networks to the quantum internet
本文综述量子中继器的概念框架、架构与实验进展，旨在克服量子信道损耗噪声，突破点对点通信速率限制，推动量子互联网的实现。
2023-07-19 quant-ph
Repeat-until-success quantum repeaters
我们提出了一个重复直到成功的协议，以提高概率量子中继器的性能。量子中继器依赖于无源静态线性光学元件和光电探测器来执行贝尔状态测量（BSM）。传统上，这些BSM的成功率不能超过50%，这是远程量子存储器之间纠缠交换的障碍。每当BSM发生故障时，需要在中继器链路中的对应存储器之间重新分配纠缠。在我们的计划中的关键成分是一个可重复的BSM。虽然它也只依赖于线性光学和光电探测，但它理想地允许我们重复每个BSM，直到成功。原则上，这可以将概率量子中继器变成确定性量子中继器。在现实条件下，我们的测量设备是有损耗的，我们的可重复BSM也可能失败。然而，我们表明，通过使用额外的阈值检测器，我们可以提高纠缠产生率之间的一个和两个数量级相比，依赖于传统的BSM的概率中继器系统。这种改进足以使概率量子中继器的性能与确定性量子中继器的一些现有建议相当。
2014-07-12 quant-ph
Multiplexed quantum repeaters based on single-photon interference with mild stabilization
本文提出一种基于单光子干涉的量子中继器方案，通过降低相位稳定难度并利用多模量子存储器和双光子源等可行技术，实现了比现有方案更高的端节点纠缠分发率，推动了多模量子中继器发展。
2024-02-03 quant-ph
All-photonic one-way quantum repeaters
量子中继器是实现远距离量子通信的关键技术。迄今为止，大多数现有的量子中继器协议都是基于特定的量子码或图状态设计的。本文提出了一种基于测量纠错的全光子单向量子中继器的一般框架，该框架适用于任何Calderbank-Shor-Steane码，包括最近发现的量子低密度奇偶校验（QLDPC）码。我们提出了一种新的解码方案，其中纠错过程是在目的地进行的基础上，从整个网络的测量积累的数据。该过程不仅优于传统的协议与独立的中继器，但也简化了本地量子操作的中继器。作为一个例子，我们数值表明，[[48，6，8]]广义自行车码（作为一个小但有效的QLDPC码）具有同样好的性能，同时减少了至少一个数量级的资源。
2022-10-18 quant-ph
Absolutely maximally entangled states, quantum maximum distance separable codes, and quantum repeaters
通过构造量子最大距离可分码（QMDS码）族，推广了绝对最大纠缠态（AME）与量子最大距离可分码（QMDS码）之间的关系.我们介绍了一个简化的友好形式的生成器集的AME状态的稳定器表示，从稳定器的形式的儿童代码，所有QMDS，可以得到。然后，我们将其与单向量子中继器的最佳代码联系起来，通过最小化这种量子中继器的短期基础设施成本和长期运行成本。我们建立AME状态提供了一个框架，一类QMDS码，可用于量子中继器。
2020-10-28 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
Quantum repeaters free of polarization disturbance and phase noise
原有的基于单光子干涉的量子中继协议存在信道相位噪声的问题，使得远距离量子通信无法实现。幸运的是，双光子干涉型量子中继器可以不受信道相位噪声的影响。然而，这种类型的量子中继器仍然可能遭受信道的偏振扰动。基于反对称Bell态$|ψ^->=(|H>|V>-|V>|H>)/\sqrt{2}$在集体噪声下的不变性，提出了一种不受信道偏振扰动的量子中继协议.我们的协议也是免疫相位噪声与Sagnac干涉仪配置。通过单原子腔QED技术和线性光学，该方案可以很容易地实现。
2009-02-26 quant-ph
A Quantum Repeater Node Demonstrating Unconditionally Secure Key Distribution
长距离量子通信需要量子中继器来克服光纤中的光子损耗。在这里，我们展示了一个中继节点与两个存储原子在一个光学腔。两个原子都单独和重复地与光子纠缠，这些光子被分配，直到每个通信伙伴都独立地接收到其中一个。一个原子贝尔状态测量，然后进行经典通信，用来建立一个密钥。我们证明了密钥速率的缩放优势，将有效衰减长度增加了两倍，并且击败了无条件安全通信的11%的错误率阈值，这是基于中继器的量子网络的基石。
2021-05-18 quant-ph
Secret key rates for an encoded quantum repeater
我们研究了量子中继器的秘密密钥速率，使用编码[L。Jiang等人，A 79，032325（2009）]，并将它们与Briegel、Dür、Cirac和Zoller的标准中继器方案进行比较。前一种方案具有经典通信消耗最小的优点。我们分析了通信时间和所需资源之间的秘密密钥速率的权衡。为此，我们引入了一个使用编码的中继器的误差模型，该模型允许输入贝尔态的保真度小于1，与[L. Jiang等人，A 79，032325（2009）]。我们表明，可以纠正额外的错误，在编码连接过程中的中继器，并制定一个合适的解码算法。此外，我们推导出使用编码的量子中继器产生纠缠对的速率，并给出了建立非零密钥的最小参数（门质量和初始保真度）。我们发现，通用的量子中继器是最佳的每内存每秒的密钥速率，并表明，使用简单的三量子比特重复码的编码量子中继器甚至可以有一个优势，相对于其他最近的量子中继器方案与编码的资源。
2014-01-27 quant-ph
Quantum Repeater Chains via Cavity Magnon for Scalable Quantum Networks
本文提出一种基于腔磁振子的量子中继器架构，利用磁振子平台的频率可调性与相干特性实现多跳纠缠交换，并通过数值模拟验证其在短程和长距离场景下的可扩展性与集成优势。
2025-07-06 quant-ph
Quantum repeaters based on stationary Gottesman-Kitaev-Preskill qubits
本文提出基于稳态 GKP 玻色码的量子中继器，重点处理本地存储器的激发损耗，并证明除态生成与分发外可采用确定性线性模式变换完成操作。
2024-06-11 quant-ph
Optimized protocol to create repeater graph states for all-photonic quantum repeater
全光子量子中继器由于中继器图态（RGS）的产生困难和Bell态测量的概率性质，目前还没有商业应用。近年来，已经提出了几种确定性协议来生成RGS。然而，他们只能创建裸RGS和确定性方法的速率距离分析目前缺失。我们提出了一个确定性的生成方案的编码RGS和优化后，使用我们的方案的中继器执行至少4.9倍优于传统的概率生成方案的秘密密钥速率，与显着减少的光子总数的2个数量级。我们的生成协议的持续时间只有现有的确定性方案的一半。我们还详细描述了一个实验方法，使用腔QED增强共振荧光和时间仓编码来实现我们的协议。
2019-03-28 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
Coupling of a quantum memory and telecommunication wavelength photons for high-rate entanglement distribution in quantum repeaters
量子中继器是远距离量子通信不可或缺的工具。然而，纠缠光子源和远程量子存储器之间的频率匹配是困难的，这是实现量子中继器的一个障碍。在本文中，我们展示了一种方法来实现耦合的Pr：YSO作为一个固定时间的QM与一个单一的倍频波长的光子通过频率稳定使用光学频率梳在所有应用的激光波长。所展示的方法可以实现量子中继器方案，从而提高纠缠产生率，为长距离量子通信铺平道路。
2021-12-02 quant-ph
Design and Analysis of Communication Protocols for Quantum Repeater Networks
我们分析了量子中继器网络的性能如何取决于用于分发纠缠的协议，并且我们发现中继器到中继器链路协议的选择对通信速率作为硬件参数的函数具有深远的影响。我们开发了使用不同协议的量子网络的数值模拟，其中中继器硬件根据关键性能参数（如光子产生速率和收集效率）进行建模。这些参数的动机是最近的实验演示量子点，囚禁离子，金刚石中的氮空位中心。我们发现，一个量子点中继器与最新的协议（“中点源”）提供了最高的通信速率时，有很低的概率建立纠缠每次传输，在某些情况下，该速率的数量级高于其他计划。我们的模拟工具可用于评估通信协议，作为设计大规模量子网络的一部分。
2015-05-06 quant-ph
Quantum repeaters and quantum key distribution: the impact of entanglement distillation on the secret key rate
本文研究了量子密钥分发中的量子中继器。针对不同的蒸馏协议和蒸馏策略，我们优化了每内存每秒的密钥速率。为此，我们还推导出了量子中继器产生的纠缠对的平均数量的解析表达式，包括纠缠交换和纠缠蒸馏的经典通信时间。我们调查的影响，这个经典的通信时间上的秘密密钥速率。最后研究了检测器效率对密钥速率的影响。
2013-03-14 quant-ph
Bosonic quantum error correction with microwave cavities for quantum repeaters
针对长距离量子通信的量子中继器需求，本文分析集成玻色纠错的中继系统密钥率，提出基于二项式码抑制存储损耗错误的方案，验证微波腔-超导transmon及全光实现路径的可行性。
2025-11-14 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
Proof-of-principle demonstration of temporally multiplexed quantum repeater link based on atomic ensemble
本研究基于原子系综实现了时分复用量子中继链路的原理性验证，通过腔增强方案将自旋波按需读取效率提升至70%，链路制备速率较单模提升一个数量级，为实用化量子网络发展奠定基础。
2023-08-28 quant-ph
Multiplexed quantum repeaters based on dual-species trapped-ion systems
被捕获的离子形成用于量子信息处理的先进技术平台，其具有长量子位相干时间、高保真量子逻辑门、光学活性量子位以及在保持量子位之间的高水平连接性的同时按比例放大尺寸的潜力。这些特性使它们不仅对量子计算有吸引力，而且对量子网络也有吸引力。专用的、特殊用途的捕获离子处理器结合合适的互连硬件可以用于形成量子中继器，其使得能够在网络中的远程捕获离子量子计算机之间进行高速率量子通信。在这方面，已经提出了具有两种不同种类的离子的混合陷阱用于纠缠分布，其中一种离子种类可以产生离子-光子纠缠，这对于与网络的光学接口是有用的，而另一种离子种类具有长的存储寿命，对于量子比特存储是有用的。我们考虑一个架构的中继器的基础上，这样的双物种捕获离子系统。我们提出并分析了一个协议的基础上的空间和时间模式复用的纠缠分布在这样的中继器的线网络。我们的协议提供了增强的速率相比，以前报告的速率为这样的中继器。我们确定在中继器所需的离子资源，以达到增强的速率，以及最佳的速率时，可达到的限制被放置在中继器的数量和每个中继器的离子的数量。我们的研究结果支持了短期捕获离子系统作为长距离量子通信的量子中继器的情况。
2022-02-26 quant-ph
Dynamical quantum repeater using cavity-QED and optical coherent states
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的量子中继方案。与传统的方案相比，我们只利用腔QED演化的整个量子中继器计划，从而避免任何显式执行的量子逻辑门。中继节点之间的纠缠分配是通过每个中继节点中的相干光脉冲与原子-腔系统相互作用来实现的。在我们以前的论文[D. Gonta和P. van Loock，Phys.Rev.A86，052312（2012）]，我们已经提出了一种使用耦合到光学腔的原子链的演化来纯化二分纠缠态的动力学协议。在这里，我们将这个协议的一部分，在我们的中继器计划，结合它与纠缠分布和交换的动态版本。
2013-11-05 quant-ph
Finite-range multiplexing enhances quantum key distribution via quantum repeaters
量子中继器代表了实现长距离量子密钥分发的一种可能方式。Collins等人在[Phys.Rev.Lett. 98，060502（2007）]提出了多路复用作为增加中继器速率并降低存储器相干时间要求的方法。受实验事实的启发，长距离连接实际上是苛刻的，在本文中，我们扩展了原来的量子中继器复用协议的情况下，短距离连接。我们推导出的中继器速率的解析公式，我们表明，对于短的连接长度，它是可能有一个全范围的多路复用协议的大部分好处。然后，我们将量子存储器的退相干，我们研究的最佳匹配的贝尔状态测量协议允许最小化存储器的要求。最后，我们计算的密钥速率，我们表明，通过有限范围复用的改善是相同的数量级，通过全范围复用。
2013-09-04 quant-ph
Quantum Repeater with Encoding
我们提出了一种新的方法来实现长距离量子通信的量子中继器。我们的协议产生一个骨干编码贝尔对，并使用经典的纠错过程中同时纠缠连接。我们说明了简单的Calderbank-Shor-Steane（CSS）编码的中继器协议可以显着延长通信距离，同时仍然保持快速的密钥生成速率。
2008-12-21 quant-ph
Hybrid quantum repeater with encoding
我们提出了一个使用量子比特重复和Calderbank-Shor-Steane码的编码混合量子中继器方案。对于重复码的情况下，我们提出了一个明确的实现的量子纠错协议。此外，我们分析的纠缠对分布率的混合量子中继器与编码，我们清楚地确定了一个三重权衡的效率的代码，存储器的退相干时间，和本地门错误。最后，我们表明，在存在合理的缺陷，我们的系统可以实现约24赫兹每存储器的20公里的中继器间距，最终距离为1280公里，和最终保真度约0.95的速率。
2012-11-02 quant-ph
Rate limits in quantum networks with lossy repeaters
在某些量子中继器网络上的通信极限的推导为评估近期量子通信协议提供了非常有价值的基准。然而，这些界限通常是在理想设备的限制下得出的，并且留下了关于实际实现的性能的问题。为了应对这一挑战，我们量化了中继站中损耗的存在如何影响线性中继链和更复杂的量子网络上量子通信的最大可达速率。扩展节点分裂的框架，我们在中继站引入的损失模型，然后证明相应的限制。在线性链的情况下，我们表明，通过增加中继站的数量，最大速率不能克服的数量，这仅仅取决于一个单一的站的损失。我们介绍了一种方法，以适应标准的机械获得这个现实的情况下的界限。不同之处在于，虽然可以在给定固定信道的情况下导出任何策略的最终限制，但是当中继器引入附加的去相干时，则有效的总体信道本身是所选择的中继器策略的函数（例如，单向对双向经典通信）。中继器策略的类别可以使用额外的建模进行分析，并且随后的界限可以被解释为该类内的最佳速率。
2022-03-06 quant-ph
Quantum repeaters in space
长距离纠缠是一种非常宝贵的资源，但由于光在光纤中的指数损耗，它的分布非常困难。一种可能的解决方案是使用基于纠缠交换或量子纠错的量子中继器。或者，可以利用卫星自由空间光链路，实现更好的损耗距离缩放。我们建议将这两种成分，量子中继器和基于卫星的链路，结合成一个方案，允许实现纠缠分布在全球范围内的少量中间不可信节点。放置在卫星上的纠缠源将以光子编码的量子态发送到轨道量子中继站，在那里进行纠缠交换。这个中继器链的性能进行评估的BB-84加密协议的密钥速率。我们与其他中继器链架构进行比较，并表明我们的方案是优越的，在几乎所有的情况下，实现更高的密钥速率，可靠性和灵活性。最后，我们分析了在中期实施的可行性，并讨论了示范性轨道配置。基于卫星的链路与地面中继器网络的集成可以被设想为未来量子互联网的骨干。
2020-05-20 quant-ph
