Shaping frequency-tunable single photons for quantum networking in waveguide QED
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）
本文提出通过控制单光子频率实现量子节点间信息交换，解决不同频率限制问题，提供理论框架和实验实现方案，展示频率选择性量子态传输和远程纠缠生成。
2026-09-04 quant-ph
Full-Stack High-Volume Quantum Networking Architecture based on Photonic-Integrated Tin Vacancy Centers in Diamond
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（林肯实验室，麻省理工学院）；Syracuse University（雪城大学）
本研究提出基于金刚石光子集成锡空位中心的全栈高容量量子网络架构，通过多物理场数字孪生等技术实现GHz级频谱调谐等关键突破，模拟显示千个发射器可实现99.96%连通性以达成分布式量子纠缠。
2026-08-18 quant-ph
Quantum Internet: Networking Challenges in Distributed Quantum Computing
量子互联网被设想为量子革命的最后阶段，从根本上打开新的通信和计算能力，包括分布式量子计算。但量子互联网是由量子力学定律支配的。在经典网络中没有对应的现象，如不可克隆，量子测量，纠缠和隐形传态，对网络设计提出了非常具有挑战性的限制。具体而言，从错误控制机制到开销控制策略的经典网络功能都是基于经典信息可以安全读取和复制的假设。但这个假设在量子互联网中并不成立。因此，量子互联网的设计需要一个重大的网络范式转变，以利用量子力学的特殊性。这项工作的目标是阐明量子互联网设计的挑战和开放问题。为此，我们首先介绍一些量子力学的基本知识，需要了解经典网络和量子网络之间的差异。然后介绍了量子隐形传态，它是在不物理转移存储量子信息的粒子或违反量子力学原理的情况下传输量子信息的关键策略。最后，描述了设计量子通信网络的关键研究挑战。
2019-02-13 cs.ET cs.NI quant-ph
Deterministic distributed dense coding with stabilizer states
我们考虑使用稳定器状态进行确定性密集编码之间的多个中继器和一个单一的接收器的可能性。在我们研究的模型中，利用稳定器状态被划分为几个子系统，然后每个子系统由不同的一方持有。我们提出了一个充分条件的稳定状态是有用的确定性分布式密集编码相对于一个给定的分区计划。并构造了相应的协议。此外，我们提出了一种方法来部分解决一个更普遍的问题，找到一组可实现的字母表大小为任意稳定状态相对于任意分区计划。最后，我们的工作提供了一个新的视角，从稳定器的形式主义，以查看标准的密集编码协议，也统一了以前的几个结果在一个单一的框架。
2007-11-04 quant-ph
Distributed quantum computation with arbitrarily poor photon detection
在分布式量子计算机中，可扩展性是通过将许多基本节点联网来实现的。通常，网络是光学的，节点间纠缠涉及光子检测。在复杂网络中，纠缠保真度可能会由于光子损失和暗计数这对孪生问题而降低。在这里，我们描述了一个纠缠协议，可以实现高保真度，即使这些问题是任意严重的;事实上，该方法成功的概率有限，即使检测器完全从网络中删除。利用现有技术进行实验演示应该是可能的。
2010-03-11 quant-ph
Deterministic generation of multiparticle entanglement in a coupled cavity-fiber system
我们提出了一个在光纤耦合的远距离腔中的两个冷原子云之间产生多粒子纠缠态的一步方案。我们表明，通过适当地选择场的强度和失谐量，并精确地调谐系统的时间演化，可以确定性地设计分离的原子云之间的多粒子纠缠，其中量子操纵对腔的状态和光纤的损耗不敏感。基于最近在实现冷$^{87}$ Rb云与光纤腔强耦合方面的实验进展，分析了该方案的实验可行性。该方案可能为利用光纤连接的耦合腔实现量子通信和网络开辟了广阔的前景。
2010-11-30 quant-ph
Securing quantum networking tasks with multipartite Einstein-Podolsky-Rosen steering
Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）转向明确地证明了这样一个事实，即一方的测量可以影响另一方所持有的量子态，即使测量本身是不可信的。这已经被证明允许两个远程方之间的单侧设备无关的量子信息任务。然而，一般来说，用于通用量子技术的高级多方协议，例如量子秘密共享和用于量子网络的盲量子计算，需要在多于两个方之间共享的图状态的多方量子关联。在这里，我们表明，当一个量子多维系统的一部分组成的两个着色图状态（例如，集群和Greenberger-Horne-Zeilinger状态）被使用通用克隆机的窃听者攻击时，只有一个复制子系统可以表现出多部分EPR转向，而不是两者。这样的非共享限制在存在未表征的测量装置的情况下保护状态源和信道两者免受用于通用量子联网任务（诸如分布式量子信息处理）的基于克隆的攻击。
2018-12-08 quant-ph
Networking quantum networks with minimum cost aggregation
针对现有量子中继器方案仅适用于线性网络且无法处理任意拓扑的问题，提出基于最小代价聚合和网络级联的实用方案，以跨任意拓扑量子网络高效分发固定误差的纠缠比特，为构建全球规模量子互联网奠定协议设计基础。
2023-05-18 quant-ph
Deterministic Local Expansion of W States
在大型量子系统中，在局域操作和经典通信下，可以在许多不等价的类中发现多体纠缠。在不同的类中准备任意大小的状态对于执行广泛的量子协议是重要的。特别是W态，构成了具有各种量子网络协议的一类。然而，用于准备W状态的所有已知方案都是概率性的，其中资源需求至少以次指数方式增加。我们提出了一个确定性的方案，准备W态，不需要事先纠缠，可以在本地进行。我们介绍了一种全光学装置，可以有效地制备任意大小的W态。我们的方案推进了W态在现实世界量子网络中的应用，并可以扩展到其他物理系统。
2016-02-11 quant-ph
Deterministic Quantum Network for Distributed Entanglement and Quantum Computation
我们提出了一个简单的相互作用协议上实现的可扩展的量子网络，其中的量子节点由量子比特系统局限在腔。节点通过单个光子的传输和反射确定性地耦合，该光子在耦合操作结束时从量子比特解纠缠。这个单光子可以在网络中任何选定数量的量子位之间生成纠缠控制相位（C-PHASE）门。我们的多量子比特门达到了更高的保真度相比，方案级联的一个量子比特和两个量子比特门，因此，它形成了一个有效的基础上，分布在多个处理器单元的通用量子计算。在我们的分析中，我们考虑原子量子位耦合到可见光子，而该方案可以很容易地推广到其他架构，如超导量子位节点耦合微波光子。
2018-09-25 quant-ph
Distributed variational quantum computing with deterministic entanglement tuning
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Korea University（高丽大学）
针对分布式量子计算中通用门隐形传送开销大、保真度低的问题，提出基于确定性纠缠调控的分布式变分量子计算协议，仅用局域操作和经典通信调制预共享纠缠，实验验证了其在分子和格点模型基态能量估算中的有效性。
2026-09-11 quant-ph
Conditional control of the quantum states of remote atomic memories for quantum networking
量子网络有望通过量子中继器架构将量子资源分布在远程位置，从而实现信息处理的革命性进步。量子网络由用于存储和处理量子态的节点以及用于在它们之间传输状态的信道组成。这种网络的可扩展性关键取决于对存储在单独的量子存储器中的状态执行条件运算的能力。在这里，我们报告的第一个实现这样的条件控制的两个原子的存储器，位于不同的设备，这导致同时获得一对单光子的概率增加了28倍，相对于没有条件控制的情况。作为第一个应用程序，我们证明了远程产生的单光子的波包的相消干涉的观察高度的不可分辨性。我们的研究结果在实验上证明了一个基本原则，使可扩展的量子网络，以及线性光学量子计算的应用。
2006-11-16 quant-ph
Quantum Networking Fundamentals: From Physical Protocols to Network Engineering
Imperial College London（帝国理工学院）
本文从量子互联网的实现挑战出发，提出软件定义量子网络（SDQN）和量子网络操作系统（QNOS）框架，通过统一数学视角解决量子资源管理与网络优化问题。
2026-04-02 cs.NI cs.SY eess.SY
Trapped Ion Quantum Networking and Telecommunications Coexisting on One Fiber
Duke University（杜克大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本研究首次实验证明，在承载以太网和5G流量的已部署2.8公里光纤上，囚禁离子量子网络与电信信号可共存，从而利用现有经典光纤基础设施实现量子链路。
2026-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Quantum nonlocal modulation cancellation with distributed clocks
该研究利用分布式射频时钟和光纤无线电系统实现纠缠光子的非局域调制，验证其量子联网有效性，通过相位调制揭示非局域关联，实现亚皮秒同步，促进频率编码量子协议应用。
2024-07-24 physics.optics quant-ph
Distributed Shared Layered Storage Quantum Simulator: A novel quantum simulation system for efficient scaling and cost optimization
本文提出分布式共享分层存储量子模拟器DSLSQS，通过共享存储、De-TCP/IP网络和分层存储技术消除东西向数据流、降低存储成本，在27量子比特模拟中实现超350%的性能提升。
2025-08-21 cs.ET quant-ph
Multiplexed telecom-band quantum networking with atom arrays in optical cavities
实现与电信波段操作和大规模量子信息处理兼容的基于物质的量子比特的量子网络节点是一个突出的挑战，限制了基本量子网络的潜力。我们提出了一个平台，用于将包括中性原子阵列的量子处理器与多路复用网络架构中的电信波段光子进行接口。使用大的原子阵列而不是单个原子减轻了双向通信的有害影响，并将两个节点之间的纠缠率提高了近两个数量级。此外，该系统同时提供了在每个节点内执行高保真确定性门和读出的能力，为量子中继器和纯化协议打开了大门，以分别增强网络的长度和保真度。使用中间节点作为量子中继器，我们证明了基于现实假设在大约1500公里范围内进行纠缠分发的可行性，为跨大陆网络提供了蓝图。最后，我们证明了我们的平台可以在大城市的距离上分布大约25个Bell对，这可以作为分布式容错量子计算机的骨干。
2021-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Advanced Architectures for High-Performance Quantum Networking
随着实际的量子网络准备为不断扩大的节点数量提供服务，越来越需要支持量子协议并保持与现有光纤基础设施兼容的高级辅助经典系统。我们提出并展示了一个量子局域网设计，解决了当前的部署限制，在时间和安全性的可扩展的方式使用商业现成的组件。我们采用白兔开关，以超低的定时抖动同步三个远程节点，显着增加了分布式纠缠态比以前的工作与全球定位系统时钟的重复性。其次，使用并行量子密钥分发信道，我们确保了仪器控制和数据管理所需的经典通信。通过这种方式，管理我们的纠缠网络的传统网络使用通过底层量子密钥分发层生成的密钥来保护，以面向未来的方式保持支持系统和相关数据的完整性。
2021-11-30 physics.optics quant-ph
Experimental Demonstration of Software-Orchestrated Quantum Network Applications over a Campus-Scale Testbed
提出基于SDN的ArQNet测试床原型编排器，实现跨校园量子通信实验自动化，验证可扩展架构并展示运行12小时的远程纠缠分发服务。
2025-11-03 cs.NI cs.SY eess.SY
