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
An Improved Design for All-Photonic Quantum Repeaters
本研究针对全光量子中继器的RGS资源开销问题，提出采用树编码链路量子比特的新型RGS设计与自适应逻辑BSM方案，以更少量子比特实现更高纠缠速率，降低光学模式需求。
2024-05-20 quant-ph
Practical quantum repeaters with linear optics and double-photon guns
我们展示了如何创建实用的，高效的，量子中继器，采用双光子枪，长距离光量子通信。这些枪可以根据需要产生偏振纠缠的光子对。一个这样的源可以是更小的量子点，其相对于参数下转换具有明显的优势，即创建光子对的概率接近1，而创建多个光子对的概率为零。交换和净化组件由偏振分束器和概率光学CNOT门实现。
2002-03-27 quant-ph
Rate analysis for a hybrid quantum repeater
我们提出了一个详细的速率分析的混合量子中继器假设完美的记忆和使用最佳的概率纠缠产生和确定性交换例程。混合量子中继协议是基于原子量子比特纠缠分布通过光相干态通信。推导了量子中继器中纠缠产生率的精确解析公式，并研究了纠缠纯化和复用策略对纠缠产生率的影响。更具体地说，我们认为尽可能少的纯化的情况下，我们表明，足够低的本地损失，这样的纯化仍然比多路复用更强大。在一个可能的实验方案中，我们的混合系统可以创建近最大纠缠（F = 0.98）对超过1280公里的距离在100赫兹的顺序的速率。
2010-10-01 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
Quantum Repeaters based on Deterministic Storage of a Single Photon in distant Atomic Ensembles
量子中继器有望防止通信信道中的光子损失。最近，认真的努力已经应用于实现长距离纠缠的可扩展分布。然而，纠缠产生的概率性质和现实的量子存储器存储时间使量子中继器的实现成为一个突出的实验挑战。我们提出了一个量子中继器协议的基础上确定性存储的单光子在原子系综局限在遥远的高精腔，并表明，该系统是能够分布在长距离的纠缠与更高的速率相比，以前的协议，从而减轻了几个数量级的量子存储器寿命的限制。我们的方案对于量子信道中的相位起伏是鲁棒的，而在纠缠交换的每一步中，保真度缺陷是固定的并且可以忽略不计。
2011-10-12 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
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
Quantum repeaters with imperfect memories: cost and scalability
记忆退相及其对量子中继器中纠缠产生速率的影响。对于依赖于概率方案的纠缠分布和连接的系统，我们估计我们的优化部分嵌套协议的最大可实现的速率每使用的内存。我们表明，对于任何给定的距离$L$，多项式缩放率与距离只能实现，如果量子存储器的相干时间的顺序为$L/c$或更长，与$c$是光的速度在通道中，是可用的。当相干时间为$τ_c \ll L/c$时，上述速率随着距离以$\exp[-\sqrt{(L/c)/ τ_c}]$的幂下降。
2009-09-12 quant-ph
Quantum Repeater for W states
本研究提出一种用于三比特W态的量子中继器协议，结合概率纠缠交换与改进的纠缠纯化方案，可在二维三角量子网络中以多对数开销实现任意距离的W态分发，能应对多种噪声误差，性能和纯化范围优于现有方法。
2023-11-08 quant-ph
Efficient computation of the waiting time and fidelity in quantum repeater chains
量子通信实现了一系列经典通信手段无法实现的应用，可证明安全的通信就是其中一个主要例子。量子通信方案通过直接通信可以覆盖的距离从根本上受到通信信道上的损耗的限制。通过量子中继器，这些方案的范围可以扩展，量子中继器链原则上可以覆盖任意长的距离。在这项工作中，我们提供了两个有效的算法来确定量子中继链的端节点之间的第一个生成的纠缠对的生成时间和保真度。该算法的运行时间随着链的段数的增加而多项式增加，这改进了现有算法的指数运行时间。我们的第一个算法是概率的，可以分析包括中间纠缠蒸馏的中继器链协议的改进版本。我们的第二个算法计算的等待时间分布到一个预先指定的截断时间，具有更快的运行时间比第一个，而且是准确的机器精度。使用我们的原理验证实现，我们能够分析中继器链的数千段的一些参数制度。因此，这些算法可以作为分析未来量子互联网的大型量子中继器链协议和拓扑结构的有用工具。
2019-12-16 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
Transduction-Enabled Superconducting Quantum Repeater: Toward Deterministic Entanglement Distribution with High-Fidelity Gates
University of Pisa（比萨大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Northwestern University（西北大学）
针对光纤中光子损耗导致的长距离纠缠分发概率性问题，提出转导实现的超导量子中继器（TESQR），结合光子高速传输与超导高保真处理，实现确定性操作，平均分发率提升63%，纯化后20公里内保真度超0.8。
2026-09-21 quant-ph
Protocol for suppression of noise from stimulated multi-photon emissions in concatenated entanglement swapping links and quantum repeaters
本研究针对量子中继器等系统中受激多光子发射的噪声问题，提出交替BSM基的协议，消除误差随链长的二次增长，还可用于卫星辅助纠缠分发，并基于Clifford代数给出任意链长Bell态保真度的简洁表达式。
2023-05-22 quant-ph
Comparing One- and Two-way Quantum Repeater Architectures
针对量子中继器错误问题，本文提出一种结合多路复用与应用感知提纯的双向中继协议，通过递归公式追踪Bell对概率分布，发现在特定参数下双向架构优于单向协议且开销更低。
2025-07-16 cs.NI 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
Bayesian Optimization for Repeater Protocols
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；University of Genoa（热那亚大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Indian Institute of Technology, Bombay（孟买印度理工学院）
本文提出利用贝叶斯优化算法高效寻找量子重复器协议的最大密钥率，通过数值计算和验证方法展示其在不同节点配置下的有效性。
2025-02-04 cs.NI 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
Exact rate analysis for quantum repeaters with imperfect memories and entanglement swapping as soon as possible
我们提出了一个精确的速率分析的秘密密钥，可以在两方之间共享采用线性量子中继链。我们的主要动机之一是解决这样一个问题，即简单地将量子存储器沿着量子通信信道放置在现实环境中是否有益。底层模型假设单自旋量子存储器的确定性纠缠交换，并且它排除了概率纠缠蒸馏，从而排除了更高嵌套级别上的双向经典通信。在这个框架内，我们确定了任何最佳中继器方案的基本属性：并行纠缠分发，纠缠交换尽快和并行量子存储尽可能少。虽然这些特征对于具有一个中间站的最简单的中继器是明显的或微不足道的，但是对于更多的站，它们不能总是被组合。我们提出了一个最优方案，包括信道损失和记忆移相，证明了它的最优性的情况下，两个站和演示它的一般情况。在一个更现实的设置中，我们考虑了额外的工具和参数，如内存截止，多路复用，初始状态和交换门的性能，以及有限链路耦合效率，以便识别超出一个中间站的存储器辅助的量子密钥分发中的超过最小量子中继器的速率的潜在机制以及在所有中间站中可获得的那些机制。不受固定记忆量子比特和双向经典通信辅助的光学方案。
2022-03-19 quant-ph
Entanglement distillation rates exceeding the direct transmission bound
该研究实验演示了通过对称分配损耗来提高无噪声线性放大的成功概率，从而提升纠缠蒸馏速率，为可扩展量子中继器和高效长距离量子通信奠定关键基础。
2025-03-27 quant-ph
Fault-tolerant quantum repeaters with minimal physical resources, and implementations based on single photon emitters
分析了一种新的方法，该方法利用固定的、最小的物理资源实现任意长距离量子通信中量子纠缠的产生和嵌套纯化，并讨论了利用实际光子发射器和光子信道的实现方法.在这种方法中，我们使用具有由电子自旋和核自旋形成的两个内部自由度的单光子发射器来构建量子信道中的中间节点。状态选择荧光用于相邻节点中电子自旋之间的概率纠缠产生。我们详细分析了几种方法，适用于现实的，均匀加宽的单光子发射器。此外，耦合的电子和核自旋可以用来有效地实现纠缠交换和纯化。我们表明，这些技术可以结合起来，在任意长的距离产生高保真纠缠。我们提出了一个特定的协议，功能在多项式时间，并容忍纠缠保真度和本地操作中的错误。该方案对物理资源的要求是目前所有完全容错量子中继器方案中最低的。
2005-02-18 quant-ph
Subexponential rate versus distance with time-multiplexed quantum repeaters
使用长度上的直接传输的量子通信容量- $L$光纤缩放为$R \sim e^{-αL}$，其中$α$是光纤的损耗系数。使用配备有量子存储器、概率贝尔状态测量（BSM）和用于空间复用的开关的线性量子中继器链实现的速率，但没有量子纠错，被证明超过了直接传输容量。然而，该速率仍然随着端到端距离呈指数衰减，即，$R \sim e^{-s{αL}}$和$s < 1$。我们表明，时间复用的引入-即，在中继器节点处的量子位之间执行BSM的能力导致亚指数速率-vs.-，所述中继器节点处的量子位以{ \em different}时间步长与不同相邻节点处的量子位成功纠缠。距离缩放，即，$R \sim e^{-t\sqrt{αL}}$，这是不能仅通过空间或频谱复用实现的。我们评估分析上限和下限，这个速率，并获得准确的速率通过数值优化的时分复用块的长度和中继节点的数量。我们进一步证明，在用于实现时间复用的光开关中引入损耗会降低速率与时间复用的关系。距离性能，最终回落到指数缩放非常有损开关。我们还研究了量子存储器退相干模型，并描述了最佳的操作制度，以保持所需的时间复用的提升。量子记忆退相干被认为是更有害的中继器的性能超过开关损耗。
2021-11-19 quant-ph
Deterministic generation of all-photonic quantum repeaters from solid-state emitters
量子中继器是量子通信网络中的节点，其允许在大距离上可靠地传输纠缠。最近表明，在所谓的图形状态中的高度纠缠光子可以用于全光子量子中继器，与基于原子存储器的中继器相比，其需要的资源少得多。然而，通过成对概率纠缠产生来构建多光子纠缠态的标准方法严重限制了可以创建的状态的大小。在这里，我们提出了一个协议的确定性产生的大光子中继器状态使用量子发射器，如半导体量子点和固体中的缺陷中心。我们发现，任意大的中继状态可以产生仅使用两个耦合的发射器，减少了6个数量级的光子源的必要数量。我们的协议包括一个内置的冗余，这使得它对光子丢失有弹性。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
On noise in swap ASAP repeater chains: exact analytics, distributions and tight approximations
针对量子swap ASAP中继链保真度表征难题，提出基于生成函数的解析方法，得到至多25段保真度矩精确解、10段内完整分布及紧近似，还推广至全局截断策略优化并解析计算密钥率。
2025-05-08 quant-ph
Routing entanglement in the quantum internet
远程量子纠缠可以实现许多应用，包括分布式量子计算、安全通信和精确传感。在本文中，我们考虑如何量子网络节点配备有限的量子处理能力，通过有损光链路连接，可以同时分发高速率纠缠多对用户（多个流）之间。我们开发这样的量子“中继器”节点，这使得一对用户使用量子中继器的线性链，通过利用网络中的多个路径的多样性，实现纠缠率的大增益协议。此外，我们开发的中继器协议，使多个用户对同时产生纠缠的速率，可以远远超过什么是可能的中继器之间的时间共享协助个人纠缠流。我们的研究结果表明，具有短相干时间的量子存储器的早期开发和概率Bell状态测量的实现可以对量子网络产生比分析线性中继器链更深刻的影响。这一框架将促进一般量子网络理论的发展，将量子存储物理学、量子信息理论和计算机网络理论结合起来。
2017-09-22 quant-ph
Efficient quantum computation with probabilistic quantum gates
结合量子中继器和团簇态方法，我们证明了即使所有的纠缠量子门只以任意小的概率$p$成功，也可以构造有效的量子计算.所需的计算开销利用$1/p$和$n$两者有效地缩放，其中$n$是计算中的量子位的数量。这种方法提供了一种有效的方式来对抗一类量子计算实现方案中的噪声，其中主导噪声导致概率性信号错误，错误概率$1-p$远远超过任何阈值要求。
2005-02-18 quant-ph
Memory-Assisted Quantum Key Distribution with a Single Nitrogen Vacancy Center
存储器辅助的与测量设备无关的量子密钥分发（MA-MDI-QKD）是一种很有前途的方案，其目的是通过使用最先进的设备来改善QKD系统的速率-距离特性。它可以被视为当前QKD链路与基于量子中继器的网络之间的桥梁。虽然与量子中继器类似，MA-MDI-QKD依赖于量子存储器（QM）单元，但对这种QM的要求不如概率量子中继器的要求高。在这里，我们提出了一种MA-MDI-QKD结构的变体，它只依赖于一个单一的物理量子力学：一个氮空位中心嵌入到一个腔中，其电子自旋与光子相互作用，其核自旋用于存储。这使我们能够提出一个简单但有效的MA-MDI-QKD方案，该方案能够抵御内存错误，并且能够在速率和范围方面击败现有的QKD演示。我们还展示了如何将这种设置扩展到量子中继器系统，从而达到更大的距离。
2017-11-29 quant-ph
Fast and reliable entanglement distribution with quantum repeaters: principles for improving protocols using reinforcement learning
本文利用强化学习为量子中继器链设计纠缠分发策略，通过动态存储器截断和节点协作在等待时间与保真度上超越“尽快交换”策略，并提出策略嵌套方法实现大规模网络的可扩展优化。
2024-04-01 quant-ph
Noiseless linear amplification via weak measurements
我们讨论了最近推出的非确定性无噪声线性放大的概念，证明了这样的操作只能完美地执行与消失的成功概率。我们表明，一个弱的测量，这印记的一个可观察到的一个预先选定的和后选定的系统到一个探针系统的弱值，可以用来近似概率无噪声放大。这一结果可以应用于连续变量量子信息中的各种任务，包括纠缠集中、概率克隆和量子中继器。讨论了该方案在弱相干态概率克隆中的应用。
2009-03-24 quant-ph
Long range failure-tolerant entanglement distribution
我们介绍了一个协议来分配远程方之间的纠缠。我们的协议是基于链的中继站，并利用拓扑编码容忍非常高的水平的缺陷和错误。中继站可能会采用概率纠缠操作，通常会失败;我们是第一个明确允许这种技术的协议。假设站之间的错误率超过10%，任意长距离高保真纠缠分发是可能的，即使站内的预告故障率高达99%，假设未预告的错误是低的（约0.01%）。
2012-09-18 quant-ph
Practical figures of merit and thresholds for entanglement distribution in quantum networks
在全球规模的量子网络开始运行之前，重要的是要考虑如何评估它们的性能，以便它们可以被构建以实现所需的性能。我们提出了量子网络性能的两个实用指标：平均连接时间和平均最大纠缠簇大小。这些量基于量子网络中基本链路的生成，这是在实现任何远程纠缠分发之前必须满足的关键初始要求，并且在当前实现中具有固有的概率性。我们得到的界限，这些数字的品质为一类特定的量子中继器协议组成的重复，直到成功的基本链路生成，然后在中间节点加入测量，延长纠缠范围。我们的研究结果导致对量子存储器相干时间的要求，对中继器链长度的要求，以超过无中继器速率限制，以及对量子网络实现的其他方面的要求。这些要求完全基于量子网络中基本链路生成的固有概率性质，并且它们适用于具有任意拓扑结构的网络。
2019-09-29 quant-ph
Long-distance quantum key distribution with imperfect devices
研究了概率量子中继器上的量子密钥分发问题。我们比较，在实际的假设下，两个这样的计划在他们的安全密钥生成速率每量子存储器。正在研究的两个方案是Duan等人在[Nat.414，413（2001）]中提出的方案和Sangouard等人在[Phys.Rev.A76，050301（2007）]中提出的方案。我们认为在这两个协议中的不完美的各种来源，如非零的双光子的概率在源，暗计数在探测器中，在通道，光电探测器和存储器的效率低下。我们还考虑了记忆衰退和失相过程在我们的分析。对于后者的系统，我们确定的最大值的双光子概率超过秘密密钥蒸馏是不可能的。我们还发现了交叉距离超过中继器方案优于非中继器的。最后，我们比较了这两个协议在其最佳设置下的可实现的密钥生成速率
2013-04-08 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
Gate-Based Microwave Quantum Repeater Via Grid-State Encoding
University of Oulu（奥卢大学）
提出基于栅格态编码的门控微波量子中继器，利用自主纠错，通过顺序吸收微波光子波包生成纠缠，采用全玻色子纠缠交换贝尔态测量，评估其性能，适用于芯片间通信和分布式量子计算。
2026-07-07 quant-ph
Long-Distance Trust-Free Quantum Key Distribution
研究了无信任长距离量子密钥分发（QKD）网络的可行性。我们结合测量设备无关的QKD（MDI-QKD），作为一种接入技术，与量子中继器设置，在未来的量子通信网络的核心。这将提供一个量子链路，其中间节点都不需要被信任，或者用我们的术语来说，一个无信任的QKD链路。作为主要的品质因数，我们计算了特定的概率量子中继器协议在使用时的密钥生成速率。我们假设用户配备了不完美的单光子源，它可能会发射两个单光子，或激光源，以实现诱饵态技术。我们考虑设备的不完善，如量子效率和暗计数的光电探测器，通道的路径损耗，量子存储器的写入和读取效率。通过优化不同的系统参数，我们估计的最大距离，用户可以共享密钥时，有限数量的存储器中采用的中继器设置。
2014-11-25 quant-ph
Stochastic Multipath Routing for High-Throughput Entanglement Distribution in Quantum Repeater Networks
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文提出了一种随机多路径路由策略，通过调整路径选择偏置，提升量子中继网络的纠缠分发效率，适用于多种网络条件。
2026-03-28 physics.soc-ph quant-ph
Photon-efficient quantum repeater chains via hyperentanglement-assisted purification
University of Pisa（比萨大学）；Institute for Informatics and Telematics (IIT), National Research Council (CNR)（意大利国家研究委员会信息与遥测研究所）；Department of Physics, University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学物理系）；National Institute of Optics (INO), National Research Council (CNR)（意大利国家研究委员会光学国家研究所）
本研究提出将DAEPP与BDCZ结合的DAHR量子中继协议，推导其端到端保真度递归关系，证明该协议可大幅减少所需的BBPSSW提纯轮次，降低量子中继的光子资源消耗。
2026-09-18 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
Making Quantum Networks Work: Routing, Calibration, and Programmable Quantum Repeaters
Institute for Informatics and Telematics of the National Research Council（意大利国家研究委员会信息与遥测研究所）
针对量子网络受限于不可克隆定理、纠缠生成概率性、退相干和硬件漂移等问题，论文提出异构路由、灰盒路由、校准感知调度及可编程中继器架构，提升端到端保真度、吞吐量和公平性。
2026-06-23 cs.NI quant-ph
Quantum relays and noise suppression using linear optics
概率量子非破坏（QND）测量可以使用线性光学和后选择来执行。在这里，我们展示了这种QND设备如何以简单的方式用于实现量子中继，该中继能够通过抑制检测器噪声的影响来扩展量子密码系统的范围。与量子中继器不同，量子中继系统不需要纠缠纯化或存储光子的能力。
2002-05-03 quant-ph
Asynchronous Entanglement Routing for the Quantum Internet
本文针对量子原生中继器网络提出异步纠缠路由协议，借鉴经典有损网络中的动态拓扑维护思想，异步更新纠缠链路并选择最优交换路径，显著提升了纠缠速率和性能上界。
2023-12-21 cs.NI quant-ph
Cutoff Theorems for the Equivalence of Parameterized Quantum Circuits (Extended)
针对参数化量子电路优化易出错的问题，本文定义广义参数化电路类，提出基于截断的等价性验证方法及概率变体，可扩展至全局相位模等价性并设计高效采样过程。
2025-07-08 quant-ph
Optimising entanglement distribution policies under classical communication constraints assisted by reinforcement learning
本研究针对经典通信约束下的长距离纠缠分发问题，将其建模为马尔可夫决策过程，用强化学习优化集中式策略，并提出“预测性尽快交换”局部策略，两种策略在高成功概率下均优于传统策略，为现实场景提供高效方案。
2024-12-09 quant-ph
Memory-assisted quantum key distribution resilient against multiple-excitation effects
存储器辅助的量子密钥分发（MA-QKD）最近被提出作为通过使用现有的或接近可实现的量子技术来改善QKD系统的速率-距离行为的技术。希望是MA-QKD将需要比概率量子中继器所需的要求更低的量子存储器。然而，早期的研究表明，为了击败传统的无存储器QKD方案，MA-QKD协议中使用的量子存储器必须具有高带宽存储积和短的交互时间。在不同类型的量子存储器中，基于集成的存储器提供了一些所需的规格，但它们通常会受到多重激发效应的影响。为了避免后一个问题，在本文中，我们提出了两个新的变体的MA-QKD都依赖于单光子源（SPS）的纠缠的目的。一种是基于量子中继器中的纠缠分布的已知技术。即使使用理想的SPS，该方案也没有提供任何优势。通过找到问题的根本原因，我们提出了另一种设置，即使我们允许SPS中的一些缺陷，它也可以胜过单个无QM设置。对于这样一个计划，我们比较了不同类型的集成为基础的记忆的关键率，并表明某些类的原子集成可以提高率与距离的行为。
2017-07-25 quant-ph
Surpassing the no-cloning limit with a heralded hybrid linear amplifier for coherent states
不可克隆定理指出，由于量子力学的线性，一个未知的量子态不能被精确地和确定地克隆。与这个定理相关联的是定量的无克隆限制，它为生成的克隆的质量设置了上限。然而，这个限制可以通过放弃决定论和使用概率方法来规避。在这里，我们报告的概率克隆的任意相干态，显然超过了无克隆限制的实验证明。我们的方案基于混合线性放大器，该放大器将理想的确定性线性放大器与基于测量的无噪放大器相结合。我们证明了高达五个克隆的生产，每个克隆的保真度明显超过相应的无克隆限制。此外，由于成功的克隆事件预示着，我们的计划有可能被采用在量子中继器，隐形传态和计算应用。
2016-10-27 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
Multipartite multiplexing strategies for quantum routers
本文将量子中继器的二部复用扩展到以路由器为中心的 N 方网络，提出通用匹配协议并分析路由器与密钥速率，证明截断并优先组合低存储轮数量子比特可优化 GHZ 测量的密钥速率。
2024-06-19 quant-ph
Entanglement Distribution in a Quantum Network, a Multi-Commodity Flow-Based Approach
我们考虑优化量子互联网中多个源-目的地对之间可实现的EPR对分布速率的问题，其中中继器可以执行概率钟形状态测量，并且我们可以将最小端到端保真度作为要求。我们构建了一个有效的线性规划公式，计算最大的总可实现的纠缠分发率，满足端到端的保真度约束在多项式时间（在网络中的节点数）。我们还提出了一种有效的算法，该算法将线性规划求解器的输出作为输入，并在多项式时间（节点数）内运行，以产生用于实现纠缠分布率的路径集。此外，我们指出了一个实用的纠缠产生协议，可以实现这些速率。
2020-05-28 quant-ph
Satellites promise global-scale quantum networks
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Science, Harvard University（哈佛大学的约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Boeing Research and Technology（波音研究与技术）；SUPA Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学SUPA物理系）；Centre for Computational and Data Sciences, IIT Kharagpur（印度理工学院卡格普分校计算与数据科学中心）；Center for the Science of Materials Berlin (CSMB), Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学材料科学中心）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）
卫星有望通过减少光子损耗实现长距离量子通信，推动全球量子网络发展。
2025-05-10 physics.optics physics.space-ph 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
Entanglement generation in a quantum network at distance-independent rate
我们开发了一种用于量子互联网中的纠缠生成的协议，该协议允许中继器节点使用$n$ -量子比特Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）投影测量，该测量可以融合成功纠缠的$n$ { \em链路}，即，在该节点处入射的跨$n$网络边缘共享的两量子比特纠缠Bell对。对于$n \ge 3$，实现$n$ -融合原则上不比固态量子位存储器中的$2$ -融合（贝尔基测量）难多少。如果我们甚至允许$3$ -融合在节点上，我们发现-通过开发一个连接到一个修改版本的网站键渗透问题-尽管有损（因此概率）链路级纠缠的产生，和概率成功的融合测量在节点上，可以产生纠缠的最终方爱丽丝和鲍勃之间的速率保持不变，因为它们之间的距离增加。我们证明，这种强大的网络属性是不可能实现的任何量子网络协议建立贝尔测量和复用单独。我们还设计了一个两方量子密钥分发协议，该协议将两个节点之间共享的纠缠态转换为共享的秘密，密钥生成速率与双方之间的距离无关。
2020-08-10 physics.optics quant-ph
A Design for an Early Quantum Network
针对早期量子网络，提出兼容三种量子中继器技术的设计，通过离散事件模拟评估噪声和参数影响，并优化中央控制器的资源分配与截止时间决策，以提升保真度和请求完成时间。
2025-08-07 cs.NI quant-ph
Deterministic and Programmable Fusion for Scalable Generation of Photonic Graph States
Center for Quantum Information, Institute for Interdisciplinary Information Sciences, Tsinghua University（清华大学交叉信息研究院量子信息中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出并实验演示了一种内置误差 mitigation 的确定性可编程融合操作，可连接小型簇态生成含13个光子量子比特的可重构光子图态，建立了光子图态合成的可扩展框架。
2026-10-14 quant-ph
Multi-Mode Quantum Memories for High-Throughput Satellite Entanglement Distribution
本文提出了一种非低温、空间就绪的多模式量子记忆，结合原子频率梳协议，用于低地球轨道中继器，实现高吞吐量卫星纠缠分发。
2025-11-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
