Multicell Atomic Quantum Memory as a Hardware-Efficient Quantum Repeater Node
对于可扩展的量子通信和网络，关键的一步是实现量子中继节点，该节点可以使用量子存储器有效地连接不同的原子-光子纠缠段。我们报告了一个紧凑的和硬件高效的实现的量子中继节点使用一个单一的原子系综多细胞量子存储器。在抑制了磁场引起的非均匀展宽和原子运动引起的自旋波退相后，单个存储单元的寿命达到了毫秒级。基于这些长寿命的多细胞存储单元，我们实现了两个量子中继段的异步纠缠产生，并实现了这两个中继段的按需纠缠连接。作为多细胞原子量子存储器的另一个应用，我们进一步展示了存储和按需检索预示原子自旋波量子位通过实现一个随机存取量子存储器与个人寻址能力。这一工作为大规模量子网络中量子中继器的有效实现提供了一个很有前途的组成部分。
2021-10-18 physics.atom-ph physics.optics 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
Performance analysis of quantum repeaters enabled by deterministically generated photonic graph states
通过将逻辑量子比特编码到特定类型的光子图状态中，可以实现量子中继器，其能够实现接近经典通信的快速纠缠分发速率。然而，这些光子图形状态的生成需要使用基于线性光学的传统方法的强大的资源开销。为了克服这一挑战，已经提出了许多新的方案，这些方案采用量子发射器来确定性地产生光子图态。虽然这些方案有可能显着降低资源成本，不同的编码和不同的生成方案之间的中继器性能的系统比较是缺乏的。在这里，我们定量分析了基于两种不同的图状态，即树图状态和中继器图状态的量子中继器的性能。对于这两种状态，我们比较了两种生成方案之间的性能，一种基于耦合到辅助物质量子位的单个量子发射器，另一种基于耦合到延迟反馈的单个量子发射器。在不同的系统参数，我们确定的数值最优方案。我们的分析为基于图态的量子中继器的生成方案的选择提供了明确的指导方针，并为未来不同方案的实验实现提供了参数要求。
2023-02-08 quant-ph
Uniting Quantum Processing Nodes of Cavity-coupled Ions with Rare-earth Quantum Repeaters Using Single-photon Pulse Shaping Based on Atomic Frequency Comb
Université Paris–Saclay, CEA, CNRS, Institut de physique théorique（巴黎萨克雷大学、法国原子能与替代能源委员会、法国国家科学研究中心、理论物理研究所）；Direction Générale de l’Armement（法国军备总局）；Institut für Experimentalphysik, Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；ICREA – Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）；Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q), The Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所混合量子网络中心）
本文提出利用基于原子频率梳的单光子脉冲成型技术，解决腔耦合离子与稀土量子中继器间的时间匹配问题，实现量子节点的高效连接。
2025-01-30 quant-ph
Entanglement Distribution in Multi-Platform Buffered-Router-Assisted Frequency-Multiplexed Automated Repeater Chains
实现跨越全球的量子网络是当前全球的目标，其中近期和长期的实现将受益于针对特定任务优化的平台之间的连接。为此，本文提出了一种量子网络架构，其中基于NV $^-$色心的量子处理设备充当量子路由器，并且在量子路由器之间，通过基于稀土离子掺杂晶体中的吸收性量子存储器和不完美纠缠光子对源的光谱复用量子中继器来实现长距离纠缠分布。中继器和路由器之间的量子缓冲器结构的列入，虽然增加了复杂性，提高了可实现的纠缠分布率在网络中。虽然预期的速率和保真度结果是针对简单的线性网络（点对点）提出的，但复杂的拓扑结构通过在量子路由器的操作中包括额外的时间复用层而与所提出的架构兼容。根据文献中发现的参数提取的优点图为近期的情况下，并证明拟议的缓冲路由器辅助频率复用自动中继器链网络的可用性。
2021-06-10 quant-ph
ReQuSim: Faithfully simulating near-term quantum repeaters
本文提出基于 Monte-Carlo 的量子中继器仿真平台 ReQuSim，可忠实建模损耗、时间相关存储器噪声及复杂策略组合，从而评估近期现实量子中继器协议。
2024-04-03 quant-ph
System Design for a Long-Line Quantum Repeater
我们提出了一种新的量子中继器网络的控制算法和系统设计，并概述了端到端的协议架构。这样的网络将产生长距离量子态，支持量子密钥分发以及分布式量子计算。量子中继器改善了量子通信吞吐量的减少，距离从指数到多项式。因为量子态不能被复制，所以量子中继器不是信号放大器，而是执行量子隐形传态的算法，结合称为纯化的特殊类型的量子纠错，以提高量子态的保真度。我们介绍了我们的带状纯化方案，这是特别有效的耦合量子比特的保真度低时，提高了这样的系统的实验实现的前景。由此产生的吞吐量计算通过详细的模拟较短的跳跃组成的长线。与早期方法相比，我们的算法改进将吞吐量提高了50倍，适用于广泛的物理特性。
2008-05-07 quant-ph
Near-term quantum-repeater experiments with nitrogen-vacancy centers: Overcoming the limitations of direct transmission
量子信道使通信任务的实现无法达到他们的经典同行。最著名的例子是密钥的分发。然而，在没有量子中继器的情况下，可以执行这些任务的速率由量子信道中的损耗决定。在实践中，信道损耗限制了量子协议在短距离内的应用。量子中继器有可能显着提高速率并超越直接传输的限制。然而，没有实验实现已经克服了直接传输阈值。在这里，我们提出了三个量子中继器方案，并评估它们的能力，以产生密钥时，实施的设置使用氮空位（NV）中心的钻石与近期的实验参数。我们发现，这些方案之一-所谓的单光子方案，不需要量子存储-有能力超过容量-直接传输可实现的最高秘密密钥速率-通过7倍的距离约9.2公里的近期参数，建立它作为量子中继器的第一个实验实现的主要候选人。
2019-06-26 quant-ph
The impact of multimode sources on DLCZ type quantum repeaters
Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔学院混合量子网络中心）
本文研究了SPDC源的多模发射对DLCZ型量子中继器的影响，通过优化脉冲宽度和时间窗口，提出了实现高保真度纠缠生成的参数优化方案。
2025-11-27 quant-ph
Centre-of-mass motion-induced decoherence and entanglement generation in a hybrid quantum repeater
长距离量子通信依赖于在两个远程量子节点之间产生纠缠的能力。最近针对实验实现的建议提出了一种混合量子中继器设置，其中两个遥远的物质量子比特通过光-物质相互作用纠缠。受这些发展的启发，我们研究了可能的退相干效应起源于空间分离的量子比特的质心运动。在Lamb-Dicke机制中，我们使用涉及辐射场相干态的光子交换来纠缠两个物质量子比特。最佳广义光子场测量用于实现纠缠量子比特对具有高的成功率和高的成功概率。我们证明了可实现的两量子比特纠缠的质量关键取决于所涉及的陷阱频率。此外，提出了动态解耦方案，该方案能够显著抑制质心运动引起的退相干效应，并且仅涉及作用于空间分离良好的材料量子比特的局部操作。
2013-11-08 quant-ph
High-Rate and Resource-Efficient All-Photonic Quantum Repeater Architectures with 9 km Repeater Spacing
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Universität Siegen（锡根大学）；Photon Queue Inc.（光子队列公司）
提出一种全光子量子中继架构，通过级联连续变量和离散变量量子纠错码（GKP码和Steane码）实现9公里中继间距，支持1000公里量子通信，并显著降低每中继站所需GKP量子比特数。
2026-08-06 quant-ph
Improvement of entanglement generation rate in frequency-multiplexed quantum repeaters using cavity-enhanced SPDC source
Yokohama National University（横滨国立大学）；LQUOM Inc.（LQUOM公司）
本文研究了基于cSPDC的频率复用量子中继器，通过推导频率复用光子的量子态表达式，计算了单光子干涉方案中纠缠生成的 heralding 概率和保真度，证明了在100模式复用下，25公里距离的 heralding 概率可提高至98%。
2026-04-01 quant-ph
Efficient long distance quantum communication
尽管量子密码学取得了巨大的进步，但由于光纤衰减和整个通信距离上积累的操作错误，长距离（> 1000 km）的有效量子通信仍然是一个突出的挑战。量子中继器作为一种很有前途的通信方式，可以克服光子丢失和操作错误，从而大大提高通信速率。根据用于校正损耗和操作误差的方法，所有提出的QR方案可以分为三类（代）。在这里，我们通过评估时间和物理资源的成本，首次系统地比较了三代量子中继器，并确定了一组给定实验参数的优化量子中继器架构。我们的工作提供了一个路线图的实验实现跨大陆距离的高效量子网络。
2015-09-28 quant-ph
Realization of a crosstalk-free two-ion node for long-distance quantum networking
本研究基于两个囚禁的$^{40}$Ca$^{+}$离子，首次实验实现了兼容电信且无串扰的量子网络节点，通过编码长寿命亚稳态存储量子比特并采用量子波长转换模块，在$12\,$km光纤上生成了离子-光子纠缠，为量子中继器和长距离量子网络的实现迈出重要一步。
2025-03-05 quant-ph
A perspective on the pathway to a scalable quantum internet using rare-earth ions
本文展望了基于稀土离子构建可扩展量子互联网的路径，概述了量子中继器的核心功能，讨论了稀土离子掺杂材料在开发中继器方面的进展与挑战，重点关注铒元素的应用，并提出了指导近期量子网络发展的基准。
2023-05-03 quant-ph
Chip-to-chip hyperentanglement distribution and entanglement purification using silicon integrated photonics
该研究首次在集成硅芯片间实现偏振-空间超纠缠分发，并通过消耗空间自由度完成纠缠纯化，弥补了片上量子中继器的关键环节。
2025-10-21 quant-ph
Experimental realization of a multiplexed quantum memory with 225 individually accessible memory cells
为了实现远距离量子通信和量子网络，需要具有多个存储单元的复用量子存储器。每个存储器单元需要是可单独寻址的和可独立访问的。在这里，我们报告了一个实验，实现了一个多路复用DLCZ型量子存储器与225个单独访问的存储单元在一个宏观原子系综。作为量子中继器的关键元素，我们证明了与飞行光学量子比特的纠缠可以存储到任何相邻的存储单元中，并在可编程时间后以高保真度读出。实验上实现了具有多个可独立存取存储单元的多路复用量子存储器，并对其寻址和读出进行了可编程控制，为它在量子信息技术中的应用迈出了重要的一步。
2017-07-23 quant-ph
Operational Collapse Region in Repeaterless Loss-Dephasing Quantum Channels
Informatics Institute Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学信息学研究所）；Qready Quantum Technologies ITU ARI Teknokent（ITU ARI科技园Qready量子技术）
研究电信C波段光纤链路中双轨偏振纠缠退化，通过评估无条件对数负性与后选择隐形传态保真度，确定“操作坍缩区域”，揭示其宽度对相位噪声率非单调依赖，为量子通信链路设计提供指导。
2026-07-09 quant-ph
Quantum Internet: Resource Estimation for Entanglement Routing
Airbus Central Research and Technology（空客中央研究与技术）；Institute for Quantum Physics and Center for Optical Quantum Technologies, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所与光学量子技术中心）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）
本文研究了量子互联网中纠缠路由的资源估算，指出两量子比特门错误率需低于1.3%才能实现高效扩展，并发现离子陷阱和钻石色心是当前最佳方案。
2025-04-24 quant-ph
Experimental Synchronization of Independent Entangled Photon Sources
现实的线性量子信息处理需要能够在相同或远距离位置同步产生纠缠光子对。在这里，我们报告的实验实现同步产生的独立纠缠光子对。通过在纠缠交换实验中观察到3.2标准差的贝尔不等式违反，证实了同步的质量。本实验所发展的技术对未来线性光学实现量子中继器和量子计算具有重要意义。
2005-02-23 quant-ph
Heralded distribution of single-photon path entanglement
我们报道了在一个类似中继器的结构中实现通信波长单光子路径纠缠的预示分布的实验。纠缠是建立在检测到一个单一的光子，起源于两个自发参量下转换光子对源之一，擦除光子的哪个路径信息后。为了证明纠缠，我们使用了不依赖于后选择的纠缠见证。我们预示着两个位置之间的纠缠，分开的总距离为2公里的光纤，在1.6 kHz的速率。这项工作为高速率和实用的量子中继器架构铺平了道路。
2020-09-11 quant-ph
Quantum dot technology for quantum repeaters: from entangled photon generation towards the integration with quantum memories
实现功能化的量子中继器是长距离量子通信的主要研究目标之一。在所遵循的不同方法中，依赖于与确定性量子发射器接口的量子存储器的方法被认为是最有前途的解决方案之一。在这项工作中，我们专注于基于存储器的量子中继方案，依赖于半导体量子点的偏振纠缠光子的产生。通过与光子源效率相关的最相关的品质因数，我们选择了制造，加工和调谐技术的重大发展，旨在将高度纠缠与按需对生成相结合，特别关注GaAs系统的代表性案例中取得的进展。我们继续提供与量子存储器集成的观点，既突出了自然-人工原子界面的初步工作，又评论了波长，带宽和噪声要求方面目前可用的和潜在可行的存储器解决方案的广泛选择。为了完成概述，我们还介绍了最近使用量子点实现的基于纠缠的量子通信协议，并强调了实现实际量子网络的未来挑战。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast delivery of heralded atom-photon quantum correlation over 12km fiber through multiplexing enhancement
本研究实验实现了通过多路复用增强在12公里光纤上生成预示型原子-光子量子关联，提升了关联生成速率与存储器退相干速率的比值，为大规模量子中继器网络的实现奠定了基础。
2024-03-21 quant-ph
Instruction-Set Architecture for Programmable NV-Center Quantum Repeater Nodes
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学与遥测研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
本文提出一种用于量子中继节点的指令集架构，通过核自旋寄存器实现确定性和相干性控制，展示了在BBPSSW纯化协议中的应用，并讨论了扩展性和与线性组合单位aries及Kraus形式的连接。
2026-02-24 cs.NI quant-ph
On-Demand Millisecond Storage of Spectro-Temporal Multimode Telecom Photons
University of Calgary（卡尔加里大学）
本研究展示了一种基于Er³+:Y₂SiO₅晶体的电信波长量子存储器，实现了长达1毫秒的按需存储和多模存储能力，为可扩展量子中继器提供支持。
2026-09-07 quant-ph
Realization of Deterministic Quantum Teleportation with Solid State Qubits
将信息载体的状态从发送者转移到接收者是经典和量子通信和信息处理中的基本原语。在一个被称为隐形传态的量子过程中，量子比特的未知状态可以通过共享纠缠和经典信息传递给远处的一方。在这里，我们提出的实验在一个固态系统的超导量子线路的基础上，演示量子比特的状态在宏观尺度上的隐形传态。在我们的实验中，量子隐形传态被确定性地实现了，并且具有很高的传输效率。这构成了实现微波频率量子通信中继器的重要一步，并拓宽了超导电路处理量子信息的工具集。
2013-02-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipative quantum repeater
通过实现一个量子中继协议，我们的目标是在两个相距较远的二能级原子之间产生纠缠。为了使我们的模型接近实验实现，原子和场源的耗散也考虑在内。我们考虑八个这样的原子（1，2，...，8)顺序地位于以原子1（8）开始（结束）的行中。我们假设，最初的四个原子对（i; i + 1），i = 1; 3; 5; 7相互准备在最大纠缠态。很明显，原子1，8，我们想要纠缠的最远的原子，最初从未纠缠过。为了达到论文的目的，我们首先分别进行原子（2; 3）和（6; 7）之间的相互作用，导致（1; 4）和（5; 8）之间的纠缠产生。在上述相互作用中，我们考虑了原子的自发发射率和腔场的衰减率作为两个重要的和不可避免的耗散源。在下一章中，我们通过两种方法将纠缠转移到目标对（1; 8）上：i）Bell态测量（BSM），ii）腔量子电动力学（QED）。我们的协议的成功性是通过对并发度的评估来证明的，并发度是两个（相距很远的）量子比特（1; 8）之间纠缠的公认度量。我们还观察到，如果我们选择的腔和原子，使持有，耗散的影响是有效地从我们的模型中的纠缠动力学。在此条件下，并发度和成功概率的时间演化是有规律的周期性的。在耗散存在的情况下，通过减小失谐量，系统的并发度和成功概率在较大的时间间隔内达到最大值。
2021-06-07 physics.atm-clus quant-ph
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
Ion crystal transducer for strong coupling between single ions and single photons
提出并分析了在离子晶体中实现单光子与单离子量子界面的一种新方法。在我们的方法中，通过离子晶体的集体自由度来增强单个光子和单个离子之间的耦合。应用包括单光子产生，量子中继器的存储器，和确定性的光子光子，光子声子，或光子离子纠缠进行了讨论。
2011-07-11 quant-ph
Fast Entanglement Distribution with Atomic Ensembles and Fluorescent Detection
基于原子系综量子存储器的量子中继器是实现长距离可扩展纠缠分布的有希望的候选者。最近，在执行这些建议方面取得了重要的实验性进展。然而，目前的方法的纠缠率和可扩展性受到相对较低的检索和单光子探测器效率的限制。我们提出了一个方案，它利用荧光检测存储的激发显着提高连接的效率，因此率。新协议的实际性能和可能的实验实现进行了讨论。
2009-11-09 quant-ph
A Concentration/Purification Scheme for Two Partially Entangled Photon Pairs
提出了一种集中部分纠缠光子对纠缠的实验方案。在该方案中，两个分离的参与者通过局域操作和经典通信从先前共享的两个部分纠缠光子对中获得一个最大纠缠光子对。该方案的实际实现进行了讨论，它使用不完美的光子探测器和自发参量下转换作为光子源。该方案也适用于纯化一类混合态。
2001-01-10 quant-ph
Isolation of individual Er quantum emitters in anatase TiO$_2$ on Si photonics
本研究展示了在单片集成于SOI光子学平台的CMOS兼容TiO$_2$薄膜中，成功实现单个Er$^{3+}$离子的光学隔离，为构建可扩展的量子光子学封装奠定基础。
2024-06-04 quant-ph
Concentration of higher dimensional entanglement
对于大多数定义在大于2的希尔伯特空间中的量子通信协议来说，纠缠增强是必要的。在这项工作中，我们提出了实验实现的纠缠浓度的轨道角动量纠缠光子产生的自发参量下转换过程中，已被证明提供了一个来源，更高的维度纠缠。我们研究了三维的具体情况和从初始状态产生不同纠缠态的可能性。这里提出的结果是重要的纯态以及混合态。
2003-03-01 quant-ph
Undoing the effect of loss on quantum entanglement
纠缠蒸馏是一个过程，通过它的强度和纯度的量子纠缠可以增加概率。它是许多量子通信和计算协议中的关键步骤。特别是，纠缠蒸馏是量子中继器的必要组成部分，量子中继器是一种对抗由于通信线路中的损耗而不可避免地发生的纠缠退化的设备。在这里，我们报告了一个实验提取爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）光的状态，连续变量纠缠的主力，使用无噪声放大技术。与以前的实现方式相比，我们的技术实现的纠缠增强因子从根本上不受限制，并且允许恢复具有宏观纠缠水平的EPR状态，无论初始纠缠有多低或损失有多高。特别是，我们恢复原始水平的纠缠后，EPR模式之一已经通过一个通道的损耗因子为20。在我们的蒸馏态的纠缠水平高于通过类似的损失通道直接传输任何状态所能达到的。这是实现实用连续变量量子中继器和其他CV量子协议的关键基准步骤。
2015-04-03 quant-ph
Entanglement swapping with quantum-memory-compatible photons
我们报告的纠缠交换与时间仓纠缠光子对，每个构成的795 nm的光子和1533 nm的光子，这是通过在非线性晶体中的自发参量下转换创建。将两个1533 nm的光子投射到Bell态上后，通过量子态层析术验证了两个795 nm光子之间的纠缠。作为一个重要特征，795 nm光子的波长和带宽与基于Tm：LiNbO3的量子存储器兼容，使我们的实验朝着实现量子中继器迈出了重要一步。
2015-06-11 quant-ph
Procrustean entanglement concentration in quantum-classical networking
针对量子与经典信号共纤传输中的串扰噪声问题，本文提出并实验验证了利用偏振相关损耗仿真器实现的普罗克鲁斯提斯式纠缠浓缩方法，将双量子比特纠缠态保真度从约75%提升至超过92%。
2024-01-02 physics.optics quant-ph
Linear optics based entanglement concentration protocols for Cluster-type entangled coherent state
提出了两种基于线性光学的纠缠浓缩方案，从较少（部分）纠缠的四模纠缠相干态中获得最大纠缠的四模纠缠相干态。第一种ECP是利用单模相干态与两个未知参数的叠加来设计的，而第二种ECP是利用单模相干态与双模相干态与四个未知参数的叠加来设计的。成功概率已计算两个ECP。必要的量子线路，使未来的实验实现所提出的ECP提供使用线性光学元件。此外，所提出的方案的好处是建立在长距离量子通信的上下文中，光子损失是一个障碍。
2019-02-03 quant-ph
Multistage Entanglement Swapping
我们报告了一个实验演示的纠缠交换超过两个量子阶段。通过两个级联的光子纠缠交换过程的成功实现，纠缠产生和分布在两个光子之间，这两个光子来自独立的源，不共享任何共同的过去。在实验中，我们使用三对偏振纠缠光子，并进行两次贝尔态测量（BSM），一次在第一对和第二对之间，一次在第二对和第三对之间。这导致将来自对1和3的剩余两个出射光子投射到纠缠态中，如由纠缠见证表征的。该实验代表了迈向完整量子中继器的重要一步，其中多重纠缠交换是关键因素。
2008-08-21 quant-ph
Entanglement concentration protocols for GHZ-type entangled coherent state based on linear optics
提出了两种纠缠浓缩方案（ECP），从部分纠缠的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）型纠缠相干态（ECS）中获得最大纠缠的GHZ型纠缠相干态（ECS）.第一个ECP是利用部分纠缠GHZ型ECS辅助单模相干态的叠加得到的，而第二个ECP是利用两个部分纠缠GHZ型ECS设计的。成功概率也已计算和讨论的ECP。进一步比较了三模GHZ型ECS的ECP与三模W型ECS的ECP的成功概率，发现对于较大的状态参数值（β=0.7），我们的ECP更有效（最大成功概率）。对于物理实现，提供了使用线性光学元件（即50：50分束器、移相器和光子检测器）的两个光学电路（用于两个ECP），其支持本技术可能的未来实验实现。
2020-07-14 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
Entangling single atoms over 33 km telecom fibre
遥远的量子存储器之间的纠缠是量子网络的关键资源。基于量子中继协议，这些网络将促进高效的大规模量子通信和分布式量子计算。然而，尽管付出了巨大的努力，基于光纤的长距离网络链接尚未实现。在这里，我们提出的结果表明，两个独立的，远程单原子量子存储器之间的纠缠产生的光纤链路的总长度高达33公里。为了克服铷量子存储器最初发射的光子在长光纤中的衰减损耗，我们采用保偏量子频率转换到低损耗电信波段。所提出的工作是实现高效量子网络链路的里程碑。
2021-11-30 quant-ph
Schemes for quantum entanglement concentration of two unknown partially entangled states with cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个实用的方案来集中一对未知的部分纠缠Bell态和三光子W态的交叉Kerr非线性纠缠。在该方案中，利用局域操作和经典通信，分离的两方可以从两个先前共享的部分纠缠光子对中获得一个最大纠缠光子对，而分离的三方可以从两个相同的部分纠缠三光子W态中获得一个最大纠缠三光子W态和一个最大纠缠团簇态，并具有一定的成功概率.最后讨论了误差源和退相干对方案的影响。该系统结构简单，仅使用了一些线性光学元件和交叉克尔介质，大大简化了实验实现。这些方案在现有的实验技术条件下是可行的
2014-03-20 quant-ph
Heralded quantum steering over a high-loss channel
纠缠态是许多远程量子信息任务的关键资源，包括保密通信和量子物理的基础测试。这些任务需要对共享纠缠进行强有力的验证，但在长距离上执行它目前在技术上是棘手的，因为通过光纤或自由空间信道的损失打开了检测漏洞。我们设计和实验证明了一个方案，验证纠缠的存在下，至少$14.8\pm0.1$ dB的附加损耗，相当于约$80$公里的电信光纤。我们的协议依赖于纠缠交换来预示有损信道后光子的存在，从而实现量子操纵的事件就绪实现。这一结果克服了现实高损耗场景下设备无关通信和量子中继器实现中的关键障碍。
2018-01-09 quant-ph
Quantum Communication with Quantum Dot Spins
量子点中的单电子自旋由于其预期的长相干时间而对量子通信具有吸引力。我们提出了一种方法来创建两个远程自旋之间的纠缠的基础上，重合检测的两个光子发射的点。几个量子比特的本地节点可以使用相邻点中的三个子之间的偶极-偶极相互作用和光谱寻址来实现，从而允许实现量子中继器协议。我们已经进行了详细的可行性研究，我们的建议的基础上紧束缚计算的量子点属性。
2006-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hong-Ou-Mandel interference of polarization qubits stored in independent room-temperature quantum memories
本文研究了室温量子存储器中偏振量子比特的Hong-Ou-Mandel干涉，实现了43%的HOM可见度，为大规模存储器辅助量子网络奠定基础。
2023-08-03 quant-ph
Realization of a programmable multi-purpose photonic quantum memory with over-thousand qubit manipulations
本文实现了一种可编程多用途光子量子存储器，可同时存储72个光学量子比特并支持超千次随机访问读写，演示了量子队列、栈、缓冲器及纠缠光子对同步重排，为大规模全功能量子网络提供关键构建模块。
2024-04-30 cs.ET physics.optics quant-ph
Concentration for random product formulas
Caltech（加州理工学院）；Johannes Kepler University Linz（林茨约翰·开普勒大学）
本文研究了qDRIFT方法中随机乘积公式的集中性，证明其在小的钻石范数误差下近似理想单位元演算，且门复杂度不依赖哈密顿量项数但依赖系统规模和相互作用强度之和。
2026-03-25 math.PR quant-ph
Photon-assisted entanglement creation by minimum-error generalized quantum measurements in the strong coupling regime
本文研究强耦合区利用光子辅助最小误差广义测量纠缠远距离量子比特，通过后选择制备高保真贝尔态，规避弱耦合限制，为量子中继器提供新方案。
2025-10-09 quant-ph
Multi-mode and long-lived quantum correlations between photons and spins in a crystal
量子网络和量子中继器的实现仍然是量子通信中的一个突出挑战。这些依赖于远程物质系统的纠缠，这反过来又需要在单个光子和物质系统之间创建量子关联。建立这种相关性的一种实用方法是通过原子系综中的自发拉曼散射，称为DLCZ方案。然而，时间复用是固有的困难，使用这种方法，这导致低通信速率，即使在理论上。此外，人们希望找到这样的物质-光子相关性可以产生的固态合奏。在这里，我们证明了一个单光子和自旋激发之间的量子相关性在多达12个时间模式，在$^{151}$ Eu $^{3+}$掺杂Y $_2$ SiO $_5$晶体，使用一种新的DLCZ方法，是固有的多模。在1 ms的存储时间之后，自旋激发被转换成第二光子。利用柯西-施瓦茨不等式证明了产生的光子对的量子关联.我们的研究结果表明，固态稀土晶体可用于产生远程多模纠缠，这是未来量子网络的重要资源。
2017-05-10 quant-ph
Heralded generation of entanglement with photons
University of Bristol（布里斯托大学）；Griffith University（格里菲斯大学）
本文介绍了携带有源光子生成纠缠态的方法，通过辅助光子检测验证生成，提高了成功概率并扩展了量子信息处理的应用范围。
2025-02-03 quant-ph
Multiplexed bi-layered realization of fault-tolerant quantum computation over optically networked trapped-ion modules
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀恩特光学科学学院）；A. James Clark School of Engineering, University of Maryland（马里兰大学A·詹姆斯·克拉克工程学院）
研究基于光网络离子阱模块的容错测量量子计算架构，采用空间和时间多路复用生成拓扑保护的RHG团簇态，并分析双层实现中的码周期时间和离子资源需求。
2024-11-13 cs.DC quant-ph
On-chip spin-photon entanglement based on single-photon scattering
本研究展示了一种基于单光子散射的片上光子-量子点自旋纠缠门，该门在亚微秒时间尺度运行且保真度不受光谱游走影响，为量子网络和量子中继器所需的量子节点构建迈出重要一步。
2023-07-03 quant-ph
Hierarchical Quantum Network using Hybrid Entanglement
一种新的纠缠态--混合纠缠态的出现，不同自由度之间的纠缠，使得可以用较少的资源执行各种量子计算和通信任务。在这里，我们的目标是利用这些纠缠态在量子网络通信中的优势。不幸的是，通过网络共享的纠缠由于其与周围环境的不可避免的相互作用而恶化。因此，提出了一种纠缠集中方案，从相应的非最大纠缠态中获得最大纠缠混合Ω型态。提出的纠缠集中协议的优点是，它是可行的，它与线性光学元件和现有的技术实现该协议。相应的线性光学量子线路提供了实验实现，而浓度协议的成功概率也报告。之后，我们提出了一种利用最大纠缠混合态进行信息分裂的分层量子隐形传态网络，这也是迄今为止第一个混合域的分层量子通信方案.该混合纠缠态的优点是可以通过单个量子比特的偏振旋转来规避对相干态的泡利操作，并且误差较小。
2021-05-06 quant-ph
Clock-transition-enabled long electron spin coherence of telecom emitters in CeO$_2$
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础科学研究院海得拉巴）；UCL（伦敦大学学院）
研究通过模拟探讨 CeO₂ 中 Er³+ 电子自旋量子比特的相干特性，发现稀释掺杂和低温下可实现秒级相干时间，为量子存储和网络提供新方案。
2026-10-16 quant-ph
